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图 文 导 读
亚稳β钛合金强度高、密度低,已部分替代高强钢,用于制造飞机起落架,实现了飞机大幅减重。然而,当前应用的亚稳β钛合金依然存在强度与塑性难以兼得的矛盾:当强度超过1.5 GPa后,塑性急剧下降(一般<5%),导致其加工性与服役可靠性较差,限制了其进一步广泛应用。该文针对上述问题,开展了亚稳β钛合金TP1等温热压缩变形研究,揭示其热机械加工行为,对于该合金大尺寸构件生产及其在轻量化机械系统上的应用具有重要意义。
南京理工大学陈光院士团队在《国际机械系统动力学学报(英文)》(International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD)发表的“亚稳β钛合金热压缩动态机械行为、组织演变与复原机制研究”论文,通过等温热压缩测试和EBSD组织表征等手段,研究了亚稳β钛合金TP1的动态机械行为、组织演变规律与动态复原机制。结果表明,压缩应力-应变曲线表现出不连续屈服现象,流变应力随温度的降低或应变速率的增加而增大。流变行为表现出显著的相区依赖性:在α+β两相区,变形激活能Q=288 kJ/mol,在β单相区,变形激活能Q=194 kJ/mol,接近β相的自扩散激活能。不同相区内建立的本构方程很好地描述和预测了流变应力,验证了模型的可靠性。EBSD组织表征显示,动态再结晶程度随应变速率增加逐渐降低,高应变速率下,动态再结晶被变形带取代。研究结果揭示了亚稳β钛合金TP1的热变形行为。
Metastable β titanium alloys are promising materials for lightweight and energy-efficient applications due to their high strength and low density. In this regard, parts of them have successfully replaced some high-strength steels to fabricate the aircraft landing gear, achieving large weight reduction in aircraft. However, as a matter of fact, the current use of metastable β titanium alloys is limited largely due to the stubborn conflict between strength and ductility. When the strength of these alloys exceeds 1.5 GPa, the ductility is often less than 5%, which not only diminishes their machinability and service reliability but also constrains their widespread applications. Regarding this problem, we carried out the isothermal hot compression tests for a metastable β titanium alloy TP1, which revealed its thermal-mechanical processing (TMP) behavior and thus guiding its production of large critical structural components in lightweight mechanical systems.
Keywords:
Metastable β titanium alloy,
dynamic mechanical behavior,
microstructure evolution,
restoration mechanism
DOI: 10.1002/msd2.12056
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12056
Cite this article: Pan X, Li P, Chen Y, et al. Dynamic mechanical behavior, microstructure evolution, and restoration mechanism of aβ-Ti alloy during hot compression deformation. Int J Mech Syst Dyn. 2022;2(4): doi:10.1002/msd2.12056
该文亮点:
测试了亚稳β钛合金TP1等温热压缩应力-应变曲线,计算了变形热,建立了基于Arrhenius模型的本构关系,揭示了TP1的热变形行为:低应变速率下,为动态再结晶;高应变速率下,动态再结晶被变形带取代。
Highlights:
The isothermal compression stress-strain curves of a metastable β titanium alloy TP1 were tested. The deformation-producing heats were calculated. An Arrhenius constitutive model of TP1 was established. The hot deformation behavior of TP1 was revealed: the dynamic recrystallization (DRX) dominates the hot deformations at low strain rates, while the DRX is replaced by the deformation bands at high strain rates.
作 者 简 介
潘 曦 共同第一作者,南京理工大学大学博士研究生。发表学术论文5篇、授权发明专利6项。主要从事高性能钛合金的设计制备与组织性能调控研究。
李 沛 共同第一作者,南京理工大学/先进金属材料技术研究所,博士后。获国防科学技术进步一等奖1项,江苏省科学技术一等奖1项、三等奖1项。承担国防科技创新特区重点项目课题,中国博士后基金面上项目,江苏省产学研联合创新资金前瞻性研究项目。发表论文10篇,授权国家发明专利11项、国际发明专利3项。主要从事高性能金属材料制备加工、性能调控及其应用评价研究。
期 刊 简 介
IJMSD由来自18个国家的20位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创立。主编为南京理工大学芮筱亭院士,3位合作主编分别是加拿大皇家学会会士、加拿大工程院院士、欧洲科学院院士、加拿大麦吉尔大学Marco Amabili院士,国际理论与应用力学联盟(IUTAM)前司库、国际多体系统动力学协会(IMSD)前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard教授和美国工程院及科学院两院院士、欧洲科学院外籍院士、中国科学院外籍院士、美国工程科学协会前主席、美国西北大学Yonggang Huang院士。
IJMSD旨在用机械系统动力学科学与技术为现代装备设计、制造、试验、评估和使用全生命周期性能的提升提供先进的理论、软件、方法、器件、标准,为全球科学家和工程专家提供广泛的机械系统动力学国际交流平台。IJMSD强调从“系统”视角及系统级工具理解动力学,所涉及的机械系统不仅包括各种不同尺度的机械系统和结构,还包括具有多物理场/多学科特征的综合机械系统。
目前,IJMSD已被ESCl, Scopus, Inspec, DOAJ等收录。2023年免收出版费,并为已录用稿件免费提供专业语言润色服务,欢迎全球科学家投稿交流。
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