TA15钛合金局部常规锻热变形行为实验

TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金是一种高铝当量近α型钛合金，具有中等室温和高温强度，良好的热稳定性、抗蠕变性和焊接性能，被广泛应用于航空航天领域。从广义上讲TA15钛合金属于α+β两相钛合金，可在相转变温度以下40～50℃进行锻造，通常可得锻后组织为等轴组织，这种成形方式被称为常规锻。等温局部锻造成形集等温成形和局部锻造成形两种先进加工工艺优势于一身，可有效解决钛合金等难变形材料现有加工设备下塑性成形能力有限和航空航天等工业对钛合金构件大型整体化要求之间的矛盾。然而，该成形过程是一个多火次、多参数、高温、复杂的成形过程，并且不同的加载区域具有不同的热循环过程且在加工过程中都存在高温空烧现象，从而导致材料的热变形行为及其复杂且难控制。针对TA15钛合金热变形行为，国内外学者开展了大量研究，但大都局限于单道次整体锻造过程，因此迫切需要研究揭示多道次等温局部锻造材料的热变形行为。鉴于此，本文以三道次等温局部锻造为例，采用热模拟压缩试验研究了TA15钛合金多道次等温局部常规锻材料的热变形行为，揭示了不同加载区材料的变形和微观组织演化行为，为TA15钛合金大型整体构件等温局部锻造成形提供依据。

试验所用原材料为TA15钛合金扁材，尺寸为380mm×170mm×80mm的，其相变点为(990±5)℃。将试样加工成Φ10mm×15mm的圆柱体，在Gleeble-3500试验机上进行等温热模拟压缩试验，变形温度945℃，变形后采取空冷的冷却方式。采取0.1s-1的应变速率以求取得较好的球化效果，选取75%的总变形量以反映大型复杂整体锻件的变形特点。用两个试样1#和2#分别模拟等温局部锻造成形时先、后加载区材料的热循环过程，具体方案如表1所示。

表1 实验方案 

TA15合金多道次等温局部常规锻时每个道次的流变曲线表现为典型的动态再结晶曲线类型，先、后加载区的流变应力均随加载道次的增加而降低，并且相应道次下先加载区的流变应力大于后加载区。TA15合金多道次等温局部常规锻条件下锻态以及普通退火之后微观组织为等轴组织，这与单道次整体锻时一致，但晶粒度略大。多道次等温局部常规锻先、后加载区微观组织的各组分形态、大小及含量无太大差异，可满足大型构件整体成形对微观组织一致性的要求。

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