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1、工业纯钛T A 2 热变肜流变应力研究 陈林1 徐春2 ( I 。宝钢股份宝钢分公词， 海2 0 1 9 0 0 ；2 上海成用技术学院，。皇海2 0 0 2 3 3 ) 濂要；沟实现王业缝钛轧制的数值模拟，合理嗣定冀热变形一艺参数+ 刹用G l e c b l o - - 1 5 热模拟试骏静L 研究纯钛 村料变形温度、随变遵攀、变形程壁与变形抗力之掏的哭蔫。结果液明，威变速率翱变舷温度的变化强烈影响：糟 誓业纯钛流变成力的大小流蹙靡儿随变彤温度歼i 黼而降低，糖瘦变速率提i 断面增大。通过裹蜜疵力应变曲缝 醐烟出W 综仓反映一业纯钛热力参数对材料成形性能影嗡的本构方狸，利用这术构方程可以为
2、纯铁链鹱的轧涮 掇供合适豹澈艨、变形最及变形遮成锌捆基参数。 关键葡：工业纯铁；热变形 流燹廊力：本构方穰 S t u d yo nF l o w S t r e s so fH o tF o r m a t i o nf o rC o m m e r c i a lP u r e T i t a n i u mT A 2 C H E NL i n l ，X U NC h u r l 2 ( 1 。B a o s h a nI r o n & S t e e lC o 。，L t d B a o s t e e lB r a n c h , S h a n g h a i2 0 1 9 0 0
3、 ，C h i n a ； 2 S h a n g h a iI n s t i t u t eo f A p p l i c a t i o nT e c h n o l o g y , S h a n g h a i2 0 0 2 3 3 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：I no r d e rt or e a l i z en u m e r i c a ls i m u l a t i o no fr o l l i n ga n de s t a b l i s ht h eh o tf o r m a t i o np r o c e s s p a r
4、 a m e t e rf o rc o m m e r c i a lp u r et i t a n i u m ，t h ed e f o r m a t i o nr e s i s t a n c eo f t h ep u r et i t a n i u md u r i n gh o t f o r m a t i o nh a sb e e ns t u d i e da s m gt h eO l e e b l e15 0 0h o ts i m u l a t i o nt e s t i n gm a c h i n e 。a n dt h er e l a t i
5、o n s h i p a m o n gd e f o r m a t i o nt e m p e m t u r e ，s t r a i nr a t e ，d e g r e eo fd e f o r m a t i o na n df l o ws t r e s sh a sb e e ne s t a b l i s h e d 硼撼r e s u l t ss h o wt h a tt h ef l o ws t r e s si Sc o n t r o l l e db yb o t hs t r a i nr a t ea n dd e f o r m a t i
6、o nt e m p e r a t u r e ，t h e f l o ws t r e s sd e c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e 。w h i l ei n c r e s s e sw i mt h ei n c r e a s eo fs t r a i nr a t e A c c o r d i n gt ot h et r u es t r e s s s t r a i nc u r v e s t h ec o n s t i t u t i v ee q u a t i
7、o nt h a tr e f l e c t sh o wt h et h e r m a l m e c h a n i c a lp a r a m e t e r si n f l u e n c et h ef o r m i n go fm a t e r i a li sr e g r e s s e d 1 1 懈o p t i m a lh o tr o i l i n gp r o c e s s p a r a m e t e r sf o rp u r et i t a n i u mi n g o ti n c l u d i n gd e f o r m a t i
8、 o nt e m p e r a t u r e ，d e f o r m i n ga m o u n ta n ds t r a i nr a t e a r ci n d i c a t e db ym f a n so ft h i se q u a t i o n K e y w o r d s ：c o m m e r c i a lp u r et i t a n i u m , h o tf o r m a t i o n ，f l o ws t r e s s ，c o n s t i r e t i r ee q u a t i o n - J l - - l 荐q 罱
9、置业纯钛及其禽袅是一种新型众嬲材料，它被誉为现代盒属。焱商潞下能像挣较高的比强发，具有良 好的耐蚀性、力学性能和掸接性能，不仪森许多领域寄菊与不锈钢一样的广泛用途。i 嘶且它的酎蚀性和比 作者筒介：陈椿。男颈1 ：学饪高级1 二稷师中嘲金腰学会会疑。1 9 9 4 年毕北1 二安徽一城犬学观一作卡窳钢股份 宝钢分公湖鬣铜J 。从事f 轧钢曩艺技术工怍。 熏轻、比强度高、光磁性及表面阳极化处理笛特性是不锈钢及其它金属瓷可比撇的。因此广泛墩用予蓊油 化工、医疗卫嫩、海水淡化、滨海发电与舰艇警鄢件和3 5 0 “ C 以下王作的飞机豢皮等设备制造领域。 一_ k 纯钛的冶炼一般通过自耗法生产，冶炼后
10、的钛键通过锻造开坯厨褥通过锻机或轧机拥成扳、 管、棒、线与薄锵等各种成晶材。为保诚加工产晶的屣馕与成晶断箍形状，必缬确定台适的热加工温度， 研究金属的离温流动皮力隧变孵温度、变形程度和成变速率的变化规律( 即本构芙系) ，这是设计轧机设 备、确定电机负衙和制定理轧制工艺规程的霞螫依据，怒获褥良好嫩织与性能产龋的关键 2 - 1 3 。融于金 属的热变形流变奉构方稷体现了村料在熟懑辊性加一道襁中对熟力参散的动态响成，是柯限元法准确模拟 材料的塑性交膨过程的燕鬻理论基础M J 。本研究利甩a l e 曲弛一1 5 0 0 热模拟试骏机进行高温压缩变形试验， 研究工北纯f 龆l A 2 的商温流变威
11、力行为，建立能准确撒述材料流动特 生的本构模型，为制定工业纯铁T A 2 塑性成形工艺提供理论依据。 2 试验材料与方案 1 1 试验材料 试验用料为工舭纯钛1 “ A 2 ，其化学成份觉袭l 。 表1 试验用钍材的化学成份( ) 杂质冗素禽鬃， F e I S i J C I H l O l _ N I A T i 0 3 0 l 郢1 5 l o 1 0 I跏0 5l娥1 5i 9 0 5 l 佘盘 l 。2 试验方案 将试验用料浇铸成m 1 0 4 0 m m x 2 4 0 0 m r n 的锩键，经1 5 0 0 期轧帆轧制成1 0 1 5 m m x 2 0 0 m m 的矩形方坯
12、。按 G l e e b l e “ - 1 5 0 0 热模搬实验机簧求制备试样，试样尺寸为中8 x 1 5 m m ，使嗣G l e e b l e - 1 5 0 0 烈热模拟试验帆进行 热巨缩试验，测定试验用科的变形抗力。 热服缩横拟试验方案如图l 所示。试样在真纪F 加热到9 5 0 “ ( 2 保温2 m i n 后以5 s 的冷遮分别冷至9 0 0 + 8 5 0 ， 8 0 0 。7 5 0 和7 0 0 等温2 r a i n ，然后在慨温条件下胍缩形变，麻变速率分别0 0 0 4 s 、0 0 1 0 s 0 0 2 0 s 、0 0 3 0 s 、 0 0 4 0 S 。
13、最大真酸变为0 。6 。眶缩结柬精快速水冷至室温。 3 试验结果与分析 3 1 真应力应变曲线 网2 为T A 2 程不醐鼹度、变澎速率下的囊腌力威变麴线。显然，变形温度与变形速寨对T 业纯铁T A 2 热变形离温变形行为有明显的影响。在同一变膨速率下，对浅于同威变值，随变形温度丹稻，流变成力显 著下降，并鼠随着变形温度的升糍，威力峰值向成变碱小的方向移动。7 0 0 变形时豹T A 2 的流变殿力值最 大。在栩嗣的变形温度祭件下，变形速率增加，工业纯钛T A 2 的流变成力增大，如图2 e 所永，O 0 4 0 ，s 变形 时的T A 2 流变成力值最大。这说明工业纯钛T A 2 的变形抗力
14、受变彤速率和变形赧度的影响较犬。 2 圈I 压缩热模拟实验方案 7 0 0 变形时。所肖工溉纯钛T A 2 流变成力没有明显峰值，隧应变鼹的增加，应力应爱曲线接近予一 水平线，说明流变应力趋予饱和。即工业纯钛T A 2 变彤澈艘在7 0 0 ( 2 时只出现动态回复。 肖变形弦7 阳、8 0 0 、8 5 0 。廊变速率较瑚时，达到0 0 3 0 s 以 ：时，如图2 d 和2 c 所示，工q t 纯 钦T A 2 腕力成燮曲线特征接近予一水平线：丽尚成变速率降低。工业纯钛T A 2 的应力j I | 澎变脯线特征发生 变化，应力随成变缀的增加出现波浪形式变化，璺非稳态变形。潮出现阃断动态樽结
15、晶，如网2 a 2 b 和 2 c 所示，这说啖工业纯钛在7 5 0 、8 0 0 “ C 、8 5 0 变形时会出现动态回复和问断动态再结晶两种变膨情况 其取决乎蹙形速率。 在9 0 0 1 2 变形时，所有点娥纯钛T A 2 流变曲线均出现峰俄，n 流变疵力随应变量的增加逐渐降低，逐 渐达到个稳态使袭明材料发生了完全动态再结晶。变形藕f 完全幼态撙结晶型。 o 参 U 餐 型 ( a ) 殿变速攀为0 0 0 4 s 虫 状 剿 囊殿囊嘞 ( b ) 戚蹙速率为0 0 1 0 s 点斑变 ( c ) 臌变速率为0 0 2 s ( d ) 琏变速率煳0 3 0 s( e ) 成变速攀为0 。
16、0 4 4 s 圈2 不同成形温度下的工业纯钛T A 2 真应力应变曲线 3 2 热变影流变应力本构方程 3 金属热变形溉变j 嫩力与变形温度和变形速率有关，三赣之间的数学模型聚羽并上：方程嘲表示，即： 一以“唧( 等) e t ， 斌巾：柚变 扣一金桶变形抗力 卜变形温度 占一变形速率 k ，m ，C ，B 一与材科性能襁燕的系数 对式( 1 ) 进褥对效变换。得： l I I 仃：C + k i n s + 朋i n 曼 ( 2 ) ? 当应变量与温度取定值，C 2 ) 式变为： i n 口= C + 牌I n 占 即：变形抗力的对数值与威变速率的时数值之问璺线性关系。 值，( 2 ) 式变为： I n 仃蕊p + 笪 ( 3 ) 如图3 所示。韵应变爨与应变速率取取定 ( 4 ) 即变彤抗力的对数值与温度的倒数量线性关系，细网4 所示。 根据最小三乘法颟理，对式( 2
