TA15钛合金高温变形行为研究
TA15钛合金高温氧化行为
TA15钛合金高温氧化行为王琪;文智;易丹青;王斌;王福晶;肖东东;陈振湘【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2012(017)005【摘要】研究TA15钛合金在750～950℃,空气中氧化1～150 h的氧化动力学规律,采用SEM、XRD及EPMA测试技术分析该合金氧化层的显微组织形貌、相组成和复合结构,并对氧化膜的生成机理进行探讨.结果表明:合金在750、850和950℃温度下的氧化行为均符合抛物线规律,但在950℃以上随氧化温度的升高和保温时间的延长,氧化质量增加值持续升高,并远大于750℃和850℃时的氧化质量增加.750℃和850℃下氧化150 h后,合金氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/基体；950℃下氧化150 h后合金的氧化层结构为TiO2/Al2O3/TiO2/Al2O3/TiO2/Ti3Al/基体.【总页数】8页(P571-578)【作者】王琪;文智;易丹青;王斌;王福晶;肖东东;陈振湘【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG117.7【相关文献】1.新型镍基高温合金GH4282的高温氧化行为 [J], 石照夏; 颜晓峰; 段春华2.单晶高温合金NiCoCrAlYTa涂层高温氧化行为研究 [J], 李佩;云海涛;姜嫄嫄;刘建明3.镍基铸造高温合金Mar-M247的高温氧化行为 [J], 潘苗苗;高振桓;巩秀芳;隆彬;杨功显;宋小龙4.铸造镍基高温合金K35的高温力学和高温氧化行为 [J], 袁超;郭建亭;李云;李谷松;周兰章;王勇5.不同打磨下内燃机用GH4169镍基高温合金的高温氧化行为 [J], 刘义付;郑健新;孙瑞霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一摘要：本文针对TA15钛合金热加工过程中的本构关系及微观组织演变进行了深入研究。
通过构建本构模型，探讨了热加工过程中材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。
本文的研究不仅为TA15钛合金的优化热加工工艺提供了理论依据，而且为相关领域的金属材料热加工研究提供了有价值的参考。
一、引言钛合金作为一种轻质高强度的金属材料，因其良好的综合性能被广泛应用于航空、航天等重要领域。
TA15钛合金作为钛合金中的一种，其热加工性能对于产品的最终性能至关重要。
因此，研究TA15钛合金在热加工过程中的本构关系及微观组织演变，对于优化其热加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
二、TA15钛合金热加工本构模型构建1. 实验方法与材料准备实验选用TA15钛合金为研究对象，通过单轴压缩实验，测定在不同温度、应变速率及变形程度下的流动应力。
实验材料经过适当的预处理，以保证实验结果的准确性。
2. 本构模型的建立基于实验数据，结合物理本构理论，建立TA15钛合金的热加工本构模型。
该模型能够描述材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，为后续的微观组织预测提供依据。
三、微观组织预测及分析1. 预测方法利用已建立的本构模型，结合有限元分析方法，对TA15钛合金在热加工过程中的微观组织进行预测。
预测过程中考虑了晶粒尺寸、相变等因素的影响。
2. 预测结果与分析根据预测结果，TA15钛合金在热加工过程中，随着温度的升高和应变速率的降低，晶粒尺寸逐渐增大，相变现象逐渐明显。
这表明在热加工过程中，合理控制加工参数对于获得良好的微观组织具有重要意义。
四、结论本文通过构建TA15钛合金热加工本构模型，探讨了材料流动应力与温度、应变速率及变形程度之间的关系，并利用该模型对微观组织进行了预测。
研究结果表明，本构模型能够较好地描述TA15钛合金的热加工行为，为优化其热加工工艺提供了理论依据。
《2024年TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，TA15钛合金因其优良的力学性能和加工性能，在航空、航天及其他高技术领域得到了广泛应用。
然而，其热加工过程中的本构行为及微观组织演变对产品的最终性能具有重要影响。
因此，对TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测进行研究，对于优化其加工工艺、提高产品性能具有重要意义。
二、TA15钛合金热加工本构模型研究1. 本构模型概述本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和变形速率等参数之间关系的数学模型。
对于TA15钛合金，其热加工本构模型主要涉及应力-应变关系、流变行为及变形机制等方面的研究。
2. 实验方法通过高温拉伸实验、压缩实验等手段，获取TA15钛合金在不同温度、应变速率下的应力-应变数据。
同时，结合金相显微镜、电子背散射衍射等技术，观察其微观组织演变。
3. 本构模型建立与验证基于实验数据，建立TA15钛合金的热加工本构模型。
该模型应能准确反映其在不同热加工条件下的应力-应变关系、流变行为及变形机制。
通过与实验数据的对比，验证模型的准确性和可靠性。
三、微观组织预测研究1. 微观组织演变机制TA15钛合金在热加工过程中，其微观组织会发生明显的演变，包括相变、晶粒长大、析出相等。
这些演变机制对材料的最终性能具有重要影响。
2. 预测模型建立基于热力学理论、相图及实验数据，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。
该模型应能反映其在不同热加工条件下的微观组织演变规律。
3. 预测结果分析通过对比预测结果与实际微观组织，分析模型的准确性和可靠性。
同时，探讨不同热加工参数对微观组织的影响，为优化加工工艺提供指导。
四、结论通过对TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测的研究，我们得到了以下结论：1. 建立了TA15钛合金的热加工本构模型，该模型能准确反映其在不同热加工条件下的应力-应变关系、流变行为及变形机制。
2. 建立了TA15钛合金的微观组织预测模型，该模型能反映其在不同热加工条件下的微观组织演变规律。
ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究
ta15钛合金板材高温变形行为及变速率热态气压成形研究ta15钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域的重要金属材料。
在高温环境下，ta15钛合金的变形行为对于理解其力学性能和优化材料处理过程具有重要意义。
本文将探讨ta15钛合金板材在高温条件下的变形行为，并介绍变速率热态气压成形技术在此过程中的应用和研究。
在开始之前，让我们先了解一下ta15钛合金的基本特性。
ta15钛合金是一种α+β两相结构的钛合金，含有15%的钼和2.5%的铝。
它具有较高的强度、耐腐蚀性和热稳定性，因此被广泛应用于高温和高强度要求的工程领域。
1. 高温变形行为高温是ta15钛合金进行变形加工的常见工作条件之一。
在高温下，钛合金表现出与常温下不同的变形行为。
以ta15钛合金板材为例，其高温变形行为包括塑性变形和热蠕变。
1.1 塑性变形塑性变形是ta15钛合金在高温下的主要变形方式。
在高温条件下，钛合金的晶体结构发生变化，导致其具有较高的塑性和可变形性。
ta15钛合金板材在高温下可以通过压力、拉伸和弯曲等方式进行塑性变形。
1.2 热蠕变热蠕变是ta15钛合金在高温下的另一种变形行为。
热蠕变是指钛合金在高温和恶劣环境条件下受到外力作用而发生的变形。
在高温环境下，钛合金的晶体结构会发生相变和晶界滑移，从而导致材料发生形变。
2. 变速率热态气压成形技术变速率热态气压成形技术是一种应用于ta15钛合金板材的高温变形加工方法。
该技术结合了变速率冷热塑性变形和气压成形的优点，可以在高温下实现钛合金板材的复杂形状加工。
2.1 变速率冷热塑性变形变速率冷热塑性变形是指将钛合金板材在高温下进行快速冷却和加热的塑性变形过程。
通过快速冷却和加热的变形工艺，可以控制钛合金的晶体结构和相变行为，从而实现材料的形状调控和加工优化。
2.2 气压成形气压成形是利用气体压力对材料进行变形加工的一种方法。
在ta15钛合金板材的成形过程中，气压成形可以通过控制气体压力和温度来实现材料的精确变形和形状调控。
ta15钛合金等温多向锻造晶粒细化机理与力学性能
次生片状α相晶粒厚度由 4.6 μm 降至 2.3 μm；晶粒细化机理为交滑移主导的应变诱导连续动态再结晶和机械几何
破碎的共同作用；材料的综合性能提升显著，极限抗拉强度升高至 1782 MPa，较初始态增幅达 54%，而伸长率
仅下降 5.8%；通过定量分析发现细晶强化和位错强化共同导致拉伸强度的提高，且晶粒细化对应的贡献更为显著。
基金项目：航空科学基金资助项目(2017ZEP4003)；国家自然科学基金资助项目(51675154) 收稿日期：2018-11-12；修订日期：2019-03-11 通信作者：薛克敏，教授，博士；电话：0551-62905110；E-mail：xuekm0721@
2516
中国有色金属学报
关键词：TA15 钛合金；等温多向锻造；晶粒细化机理；力学性能；细晶强化；位错强化
文章编号：1004-0609(2019)-11-2515-09
中图分类号：TG379
文献标志码：A
钛合金具有比强度高、韧性好、耐腐蚀、耐高温、 可焊接和无磁性等优异性能，在航空航天、石油、船 舶、兵器、化工、医疗和电子等众多领域已得到广泛 应用[1−2]。TA15 钛合金作为中强度级别的近α型钛合 金，因其良好的综合力学性能、工艺性能及可焊接性， 广泛应用于发动机叶片、机匣、航空航天领域重要结 构及焊接零件[3]。随着航空航天技术的发展，对轻质 高强材料提出了更高要求。
2019 年 11 月
实验，所用长方体试样尺寸为 15 mm×15 mm×30 mm，变形温度为 600 ℃，单次压下量为 60%，冲头 下行速度约为 1 mm/s。每依次完成 3 个方向变形为一 个道次，获得初始态、1 道次、2 道次和 3 道次共 4 种状态试样，实验结束立即淬火冷却。
TA15钛合金电子束焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展行为研究
除焊缝 的头 部和尾 部 ， 取 其 中间部位 作 为疲劳试 样 ， 试 样 规格如 图 １所 示 。将疲 劳试 验 打 磨抛 光 ， 用腐
蚀剂 （ Ｈ Ｆ ： Ｈ Ｎ Ｏ ： Ｈ ０：１ ： ３ ： ７ ） 腐 蚀 焊接 接 头部 位 ， 利用 线 切 割 加 工 分 别 在 熔 凝 区 （ Ｆ ｚ） 和 热 影 响 区
空气 状态 ， 施 加最大应 力 为 ３ ８ ０ ＭＰ ａ ，采用 载荷 控 制
收 稿 日期 ： ２ ０ ０ ９ — １ ０ — １ ２ ； 修 订 日期 ： ２ ０ ０ ９ － １ ２ － ０ ８ 作 者 简介 ： 李行 志 （ １ ９ ７ ６ 一） ， 男， 博 士 研究 生 ， （ Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ） ｌ ｉ —
文 献 标识 码 ：Ａ
文章 编 号 ：１ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ０ ） Ｏ １ － ０ ０ ５ ２ — ０ ５
钛合 金 以其 低密度 、 高 的 比强度 、 耐腐蚀 性 以及 可焊接性 等优异 的性能 在航空 航天 、 生物 医学 、 船 舶 制造等 领域 得 到 了 广泛 的应 用 － ３ ］ 。Ｔ Ａ １ ５是一 种
高铝含 量 的近 型钛合 金 ， 具 有 良好 的综 合力 学 性
能、 热稳 定性 能 以及焊 接和加 工性能 ， 在航 空航天 结
构件 中有大量 应 用 。电子 束 焊 接具 有 能量 密 度 大 、
热输入 小 、 焊 接速 度快 ， 变 形 小 等优 点 ， 特 别是 具 有 较大 的焊缝深 宽 比 ， 非常适 合于厚 板 钛合金 的焊 接
沿 垂 直于 焊接 方 向截取 疲 劳试 样 板材 ， 然 后 去 不 同 区域 的 疲 劳 裂 纹 扩 展 速 率 及 扩 展 特 点 的研 究 尚
TA15钛合金高温压缩变形行为与组织研究
， 因此 ，
本工作探究 了 Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 在 高 温 下 变 形 过 程 中 应力． 应 变 特 点 和 组 织 演 化 的规 律 ， 并 研 究 了 变 形 量、 温度 和应 变 速 率对 Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 高 温 变形 行 为
的影 响 。
晶粒 过 度长 大 ， 变形 过 程 采用 Ｂ型 热 电偶 对温 度进 行实 时测 量 以保证试 样 温度 能够 准确反 馈并 对其 进 行 有 效控 制 。在变形 后立 即喷雾水 淬 以保持 高温 变
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ５ ０ ５ ３ ． ２ ０１ ３ ． ３ ． ０ ０ ５
中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ４ ６ ． ２ ３
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ５ ． ５ ０ ５ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ５ — ０ ５
圆柱 体 ， 实验 材料经差 热分析法 （ Ｄ Ｓ Ｃ） 测定 （ ＋
Ｂ ） ／ １ ３ 相变 点在 ９ ７ ０～ ９ ８ ０ ｏ Ｃ之 间 。在 Ｇ ｌ ｅ ｅ ｂ ｌ ｅ 一 ３ ５ ０ ０
Ｔ Ａ １ ５钛 合 金 具 有 高 比强 度 、 抗 蠕 变 性 和 耐 腐 蚀性 及 良好 的 焊 接 性 能 ， 在航 空领域应用广泛 ， 如
Ｔ Ａ １ ５是一 种 高 Ａ ｌ 当量 近 钛合 金 ， 其 名 义 化
学 成分 （ 质量 分数／ ％） 为 Ａ １ ６ ． ９ ６ ， Ｖ ２ ． ３ １ ， Ｚ ｎ ２， Ｍ ￣ ｂ ｌ Ｏ ｍｍ×１ ５ ａ ｒ ｍ 的
量４ ０ ％和 ６ ０ ％； 变形 温 度 ９ ０ ０～１ ０ ５ ０ ℃ 。在 １ ０ ０ ０ ｏ Ｃ
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言钛合金作为一种具有重要工业应用价值的金属材料，因其优良的力学性能和耐腐蚀性而备受关注。
TA15钛合金作为其中的一种典型代表，其热加工性能及微观组织预测研究对于优化其加工工艺、提高材料性能具有重要意义。
本文旨在通过建立TA15钛合金热加工本构模型，以及对其微观组织进行预测研究，为TA15钛合金的加工工艺优化和性能提升提供理论支持。
二、TA15钛合金热加工本构模型1. 材料与实验方法实验材料选用TA15钛合金，通过热模拟实验，获取不同温度、应变速率及应变条件下的流变行为数据。
实验过程中，采用先进的测控设备记录相关数据，确保数据的准确性和可靠性。
2. 本构方程的建立基于实验数据，通过数学方法建立TA15钛合金的热加工本构方程。
本构方程描述了材料在热加工过程中的流变应力、温度、应变速率及应变之间的关系，是预测材料热加工行为的重要依据。
3. 本构模型的验证与应用通过将本构模型预测结果与实际实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。
同时，将本构模型应用于TA15钛合金的实际热加工过程，为优化加工工艺提供理论支持。
三、微观组织预测研究1. 微观组织观察通过金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织变化。
这些变化包括晶粒大小、形状、分布以及相的变化等。
2. 微观组织预测模型的建立基于微观组织观察结果，结合热力学和相变理论，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。
该模型能够预测不同热加工条件下TA15钛合金的微观组织演变规律。
3. 预测结果的分析与讨论通过对预测结果的分析，揭示TA15钛合金微观组织演变与热加工条件之间的关系。
同时，结合实际加工过程中的问题，讨论如何通过调整热加工条件来优化TA15钛合金的微观组织，进而提高其力学性能和耐腐蚀性。
四、结论本文通过建立TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究，得出以下结论：1. 建立的TA15钛合金热加工本构模型能够较好地描述材料在热加工过程中的流变行为，为优化加工工艺提供理论支持。
TA15_钛合金高温摩擦磨损性能研究
第52卷第10期表面技术2023年10月SURFACE TECHNOLOGY·151·TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究刘彬1，李晟1，毛玉刚1，李鹏飞1*，李亮亮2,3，孟宪凯1，王赛兰1，吴嘉诚1（1.江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013；2.吉林大学 机械与航空航天工程学院，长春 130025；3.沈阳飞机工业（集团）有限公司 创新研究院，沈阳 110000）摘要：目的为探究TA15钛合金高温耐磨性能的潜力，研究了TA15钛合金在室温~800 ℃下的摩擦磨损性能。
方法利用Rtec摩擦磨损试验机（Rtec，San Jose，USA）进行TA15钛合金的摩擦磨损性能测试，通过激光共聚焦显微镜、JSM-7800F扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等手段，分析了TA15钛合金在不同温度下的磨痕形貌、成分变化以及磨损机理。
结果在不同试验温度下，微观组织没有出现明显变化，主要为等轴α相和β相；不同温度下的摩擦因数波动不大，从室温的0.279下降到600 ℃的0.224，而在800 ℃时，表面严重氧化导致摩擦因数增大到0.309；在室温~400 ℃时，试样表面磨痕不断变窄变浅，犁沟和磨屑不断减少，而到400 ℃以上时磨痕逐渐变宽，比磨损率也大幅增大，且在600 ℃时的磨损量最大；在600 ℃时，以氧化磨损为主，并伴随着磨粒磨损和黏着磨损，且表面磨痕形貌和宽度比较均匀；在800 ℃时磨损表面以黏着磨损和氧化磨损为主，并伴随着高温焊接的发生。
结论TA15合金表面的O元素含量随温度的升高而逐渐升高，并且氧化反应主要发生在β相内。
随着试验温度的升高，TA15钛合金磨损表面的氧化磨损现象也更加明显。
关键词：TA15钛合金；高温性能；磨损机理；氧化磨损；摩擦因数中图分类号：TG147 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)10-0151-09DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.10.011Tribological Properties of TA15 Titanium Alloyat Different High TemperaturesLIU Bin1, LI Sheng1, MAO Yu-gang1, LI Peng-fei1*, LI Liang-liang2,3,MENG Xian-kai1, WANG Sai-lan1, WU Jia-cheng1(1. School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China;2. School of Mechanical and Aerospace Engineering, Jilin University, Changchun 130025, China;3. Innovation Research Institute, Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110000, China)收稿日期：2022-09-15；修订日期：2023-03-31Received：2022-09-15；Revised：2023-03-31基金项目：国家科技重大专项（2017ZX04001001）；江苏省自然科学基金青年基金（BK20210758）；中国博士后科学基金面上一等资助项目（2022M710060）；航空动力装备振动及控制教育部重点实验室开放基金（VCAME202208）；江苏省研究生实践创新计划（SJCX22_1849，KYCX22_3626）Fund：National Science and Technology Major Project (2017ZX04001001); Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20210758); China Postdoctoral Science Foundation Funded Project (2022M710060); Open Fund for the Key Laboratory of Vibration and Control of Aviation Power Equipment, Ministry of Education (VCAME202208); Postgraduate Research & Practice Innovation Program of Jiangsu Province (SJCX22_1849, KYCX22_3626)引文格式：刘彬, 李晟, 毛玉刚, 等. TA15钛合金高温摩擦磨损性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(10): 151-159.LIU Bin, LI Sheng, MAO Yu-gang, et al. Tribological Properties of TA15 Titanium Alloy at Different High Temperatures[J]. Surface Technology, 2023, 52(10): 151-159.*通信作者（Corresponding author）·152·表面技术 2023年10月ABSTRACT: To investigate the high-temperature wear resistance potential of the TA15 titanium alloy, its tribological properties were studied at various temperatures, ranging from room temperature to 800 ℃. The Rtec Universal Tribometer (Rtec, San Jose, USA) equipped with a high-temperature furnace capable of reaching 1 000 ℃, with a heating rate of 100 ℃/min, was used to conduct friction and wear property tests on the TA15 titanium alloy. The impact of temperature on the friction coefficient and wear rate was analyzed. The wear morphology, composition changes, and wear mechanism of the TA15 titanium alloy at different temperatures were analyzed with a laser confocal microscope, a JSM-7800F scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and X-ray diffraction (XRD). The study showed that there were no significant changes in the microstructure at different test temperatures, and the microstructure was primarily composed of equiaxed α and β phases. As the test temperature increased, the O element content on the surface of the TA15 titanium alloy continuously increased, and the oxidation wear phenomenon on the wear surface became more apparent. The wear width varied significantly at 200 ℃ and 400 ℃, owing to the small average width and depth at these temperatures. Although the wear width error was the smallest at 600 ℃, the wear depth error was the highest due to too deep partial scratches, indicating that abrasive wear was the primary factor. At 800 ℃, the specimen was extruded and deformed, resulting in a significantly increased wear width (about 2 300 μm).Furthermore, increased adhesive wear caused noticeable local tearing. At temperatures below the service temperature of 500 ℃, wear losses only slightly varied from 0.005 1 g to 0.004 3 g. However, at 600 ℃, the wear loss abruptly increased to 0.019 1 g, which was mainly due to TA15's excellent plasticity at that temperature. Additionally, the high temperature microhardness affected the wear loss and mechanism. Unexpectedly, at a test temperature of 800 ℃, the total mass increased by 0.019 4 g due to the softened TA15's compaction and obvious adhesive wear. The wear mechanism of TA15 at room temperature was primarily abrasive wear. At 200 ℃ and 400 ℃, the wear was mainly stripping wear and adhesive wear, accompanied by minor abrasive wear and oxidation wear. At 600 ℃, the wear was primarily oxidized, accompanied by abrasive wear and adhesive wear, with uniform surface wear morphology and width. At 800 ℃, the wear surface was mainly affected by adhesive wear and oxidation wear, accompanied by high temperature welding. At high temperatures, TA15's surface wear is mainly influenced by high temperature softening and surface oxidation. Worn surfaces are distributed with various particles of different morphologies, with Ti as the main element and N element detected at various spots, indicating that grinding ball particles are embedded in the substrate regardless of test temperature. Owing to Ti's high chemical activity, oxidation is inevitable, and the content of O element increases gradually with the rise in test temperature.KEY WORDS: TA15 titanium alloy; high-temperature properties; wear mechanism; oxidation wear; friction coefficientTA15（Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V）合金是典型的近α型中强度钛合金，具有高比强度、良好的热稳定性、较好的耐腐蚀性及焊接性能等优点，广泛应用于航空航天、船舶等领域[1]，因其优异的综合力学性能，成为承载复杂载荷结构件的重要材料之一，也是燃气轮机压气机叶片和压气机盘的重要材料[2-3]。
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》范文
《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，广泛应用于航空、航天、海洋工程等高技术领域。
其中，TA15钛合金作为一种高强度、低密度的金属材料，在许多应用领域表现出了显著的优势。
为了进一步探索TA15钛合金的性能特点及其应用潜力，本文将对其热加工本构模型及微观组织预测进行研究。
二、TA15钛合金热加工本构模型研究（一）本构模型概述本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和速度等参数之间关系的数学模型。
对于TA15钛合金而言，建立准确的热加工本构模型，有助于更好地掌握其热加工过程中的力学行为和工艺特点。
（二）模型建立与验证本研究通过实验方法获取了TA15钛合金在不同温度、应变速率和变形程度下的力学性能数据。
基于这些数据，建立了TA15钛合金的热加工本构模型。
同时，通过与实际生产过程中的数据进行对比，验证了模型的准确性和可靠性。
（三）模型应用TA15钛合金热加工本构模型的应用，主要包括优化工艺参数、预测材料性能和指导生产实践等方面。
通过该模型，可以更好地掌握TA15钛合金在热加工过程中的力学行为，从而为优化工艺参数和预测材料性能提供有力支持。
同时，该模型还可以为指导生产实践提供重要依据，提高生产效率和产品质量。
三、微观组织预测研究（一）微观组织概述微观组织是材料性能的重要决定因素之一。
对于TA15钛合金而言，其微观组织主要包括晶粒大小、相组成和分布等。
通过研究这些微观组织的演变规律，可以更好地掌握TA15钛合金的性能特点和应用潜力。
（二）预测方法本研究采用先进的计算机模拟技术，结合TA15钛合金的热加工本构模型和微观组织演变规律，建立了微观组织预测模型。
该模型可以有效地预测TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织演变情况。
（三）预测结果与分析通过微观组织预测模型，我们可以预测TA15钛合金在不同热加工条件下的晶粒大小、相组成和分布等情况。
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TA15钛合金高温变形行为研究
TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。
该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。
对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。
中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。
热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。
研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。
同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。
（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。
应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。
变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。
（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。