Ti40阻燃合金高溫變形機理及開裂準則研究.pdf

1、金屬材料的韌性斷裂是塑性加工過程中常見的失效形式和影響熱加工性的重要因素，歷來都是先進塑性加工領域的研究熱點。隨著有限元模擬技術和損傷力學的不斷發(fā)展，如何建立合適的熱變形開裂準則，預測和避免缺陷的產生已成為缺陷仿真預測迫切需要解決的難題。本文以熱變形極易開裂的Ti40阻燃合金為研究對象，以各種室溫下適用的開裂準則為基礎，引入Zener-Hollomon因子，對Ti40合金的變形機理及開裂行為進行了系統(tǒng)的研究。主要研究內容和結果如下：

2、 研究了Ti40合金高溫變形過程中變形溫度和應變速率對流動應力的影響規(guī)律，揭示了流動軟化和不連續(xù)屈服現(xiàn)象的影響因素和機理，發(fā)現(xiàn)不連續(xù)屈服現(xiàn)象與大量可動位錯從晶界突然增殖有關。 揭示了Ti40合金的高溫變形機理。發(fā)現(xiàn)變形溫度低于950℃，以動態(tài)回復為主；高于950℃，發(fā)生動態(tài)再結晶。動態(tài)再結晶的形貌隨應變速率的變化而變化：應變速率較高時(>1s<'-1>)，動態(tài)再結晶晶粒呈項鏈狀沿原始β晶界分布，沿晶界析出的Ti<,5>Si<

3、,3>顆粒是再結晶晶粒的核心；應變速率較低時(<0.1s<'-1>)，發(fā)生了鋸齒狀的連續(xù)再結晶，亞晶形核是其形核的主要機制。 研究了Ti40合金的開裂機理。發(fā)現(xiàn)低溫、高應變速率下，變形以45°剪切開裂為主；溫度較高時，以平行于壓縮軸方向的縱裂和豆腐渣式開裂為主。V<,2>O<,5>揮發(fā)導致接近表面的晶界產生空洞，是合金熱變形開裂的誘因。 揭示了Ti40阻燃合金熱變形開裂的臨界變形量與變形溫度和應變速率的關系。結果表明：變

4、形溫度越高，應變速率越低，材料的臨界變形量越大。發(fā)現(xiàn)變形溫度和應變速率的綜合作用可用單變量Zener-Hollomon因子來表示，且開裂的臨界變形量與lnZ呈線性關系，從而大大減少試驗次數(shù)。 基于DEFORM3D有限元平臺，建立了Ti40合金等溫熱壓縮過程的有限元分析模型，并對6種典型的室溫韌性開裂準則進行了分析比較。發(fā)現(xiàn)基于空洞長大聚合的Oyane模型可適用于Ti40阻燃合金高溫變形。發(fā)現(xiàn)Oyane準則的臨界開裂C<,f>值與