cn；哈尔滨工业大学机电工程学院，哈尔滨）要：为了解不同晶粒尺寸钛合金的高温变形力学行为，对α相平均晶粒尺寸分别为6、12的TC4钛合金进行了高温压缩试验，研究了晶粒尺寸和变形参数对TC4钛合金高温压缩力学行为的影响，建立了不同晶粒尺寸TC4钛合金的高温变形本构方程。

。 2010年6月18日，不同晶粒钛合金高温压缩力学行为研究，哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨，E-mail:@hit. 教育。 中文; 哈尔滨工业大学机电工程学院（哈尔滨）注：为了了解不同晶粒尺寸钛合金的高温变形力学行为，对平均晶粒TC4钛合金进行了高温压缩试验α相的尺寸分别为6和12。 研究了晶粒尺寸和变形参数对TC4钛合金高温压缩力学行为的影响，建立了不同晶粒尺寸TC4钛合金高温变形本构方程。 研究表明：当应变速率在10范围内时，不同晶粒尺寸的钛合金在变形初期的流变应力符合该关系。 由于细晶粒钛合金的流变应力软化速度较快，因此细晶粒钛合金的流变应力低于变形稳态阶段的流变应力。 粗晶粒合金。 关键词：钛合金; 晶粒大小; 细粒； 流动应力； 高温压缩，电子邮件：@hit。

教育。 中文; 2.,ology,,China):,高--。 -. ,-. ,-. :;;;; 高上 收稿日期：2009-12-25。

基金项目：国家自然科学基金（）。 作者简介：宗莹莹(1980)，女，博士，讲师； 单德斌（1967年），男，教授，博士生导师。 钛及其合金是理想的金属结构材料，具有比强度高、热强度好、耐腐蚀性能好、生物相容性好等优点，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、生物医学等领域。 其中TC4钛合金是应用最广泛、最成熟的典型钛合金，占所有钛合金的50%以上。 但钛合金是一种难成形材料，室温塑性低，变形抗力大，变形时易开裂。 高温成型或超塑性成型。 此外，还可以通过细化晶粒来提高钛合金的使用性能和加工性能。 根据关系式，晶粒越细，材料的强度越强。 晶粒的细化可以使材料获得高应变率超塑性或低温超塑性，提高合金的加工性能。 因此，普通钛合金和细晶钛合金的高温变形行为，细晶钛合金的超塑性行为一直是国内外的研究热点，大部分研究集中在高温变形行为上。晶粒尺寸的钛合金[11. 作为材料在高温下的基本性能之一的金属热变形过程中的流变应力的研究报道较少。 它与变形温度、应变速率和应变之间的关系，反映了热塑性加工过程中材料对热力学参数的影响，动态响应也是变形体内部微观结构演化的宏观表现。

因此，本文系统研究了不同晶粒尺寸的TC4钛合金（6、12和20 μm）的高温变形力学行为，讨论了晶粒尺寸对钛合金高温变形力学行为的影响，揭示了晶粒细化对钛合金的影响热处理的影响为提高钛合金的热加工性能奠定了理论基础。 钛合金棒的显微组织如图1所示。当晶粒尺寸为6时，合金为典型的等轴组织。 晶粒度为20。高温压缩试验采用常温加热，通过热电偶精确控制温度。 压缩试验前，用钛合金专用玻璃润滑剂对样品进行润滑。 将样品放入常温加热炉中至试验温度，保温15分钟后开始压缩变形。 变形温度为 ，区间为 50 ，初始应变速率为 10 。 不同晶粒尺寸和室温力学性能的TC4钛合金的原始组织。 。 TC4钛合金的室温力学行为完全符合公式，即断裂强度随着晶粒尺寸的减小而增大，并且在所有应变条件下，晶粒尺寸越小，流变应力越高合金变化规律。 这主要是因为在室温下，当所有变形条件相同且仅晶粒尺寸不同时，位错滑移是主要的变形机制。

晶粒越细，单位面积的晶界越多，对位错运动的阻力越大。 因此，晶粒越细，强度越大。 0. 30. 40. 50. 室温压缩真应力-真应变曲线 (10 晶粒尺寸对TC4钛合金高温变形力学行为的影响) 不同晶粒尺寸的TC4钛合金的真应力-真应变曲线高温压缩晶粒尺寸当倍率为10时，在一定的变形条件下，流变应力曲线表现出动态再结晶的特征，即此时合金中发生加工硬化，应力随应变急剧增大; 当为0°时，合金中发生部分动态再结晶，硬化作用大于软化作用，应力随应变增大至峰值； 当ε时，应力达到最大值后，随着动态再结晶程度的加剧，软化作用开始超过硬化作用，流变应力随着应变下降的增加而逐渐增大； 当加工硬化和再结晶软化效果达到平衡时，流变应力进入稳定阶段。 这是峰值应变。 在一定的变形条件下，几乎所有曲线都呈现出相同的特征，即随着晶粒尺寸的减小，峰值应力逐渐增大，而当合金中出现动态软化现象时，细晶钛的稳态应力合金比粗晶粒钛合金小，即晶粒越细，钛合金的软化速度越快。 这主要是由于两方面因素造成的：1）细晶钛合金在高温变形过程中动态再结晶程度增加； 2）当变形温度高于Tm（熔点）时，由于原子迁移率增加，且。

30. 40. 50. 60. 7(a)。 30.4 0.5 0.6 0.7 b95 8040 0.30.4 0.5 0.6 0.7 (c800 8060 40 0.30.4 0.5 0.6 0.7 不同晶粒尺寸 TC4钛合金在高温压缩条件下的真实应变曲线。原子沿晶界的扩散速率为加速，使高温下的晶界具有一定的粘性特性，其抗变形能力大大减弱，即使很小的应力，只要作用时间足够长，晶粒沿晶界的相对滑动就会也会发生，成为多晶在高温下的重要变形方式[14]，晶界面积增大，晶界粘性增强，从而降低流变应力。钛合金构件，变形力主要受变形开始时材料性能的影响，峰值应力起重要作用，阻力小，细晶粒对改善钛合金热加工性能的作用不明显; 变形后期，摩擦力的影响更加明显，型腔的填充阻力增大，降低材料的变形阻力对于降低模具压力尤为重要。 此阶段晶粒越细，稳态应力​​越小，会大大降低模具压力，细晶粒可显着提高钛合金的热加工性能。 当应变率为10时，流变应力随着晶粒尺寸的增大而增大，与Hall Petch关系完全相反，晶粒尺寸为6的合金的流变应力远低于晶粒尺寸为6的钛合金。大小为12，如图3(d)所示。

这可能是因为细晶钛合金此时发生超塑性变形，且超塑性压缩过程受热激活过程控制，其流变应力行为与变形体内的位错构型密切相关。 在变形初期，位错密度逐渐增大。 位错密度的增加需要更高的能量来引发位错，而交叉滑移是主要的软化机制，但其引起的软化不足以补偿位错密度增加引起的硬化，因此流变应力值逐渐增大。 流变应力达到峰值后，在缓慢变形的情况下，由于动态回复过程相对强化，变形很难增加畸变能并发生再结晶，流变应力曲线相对平坦。 对不同晶粒尺寸钛合金高温变形本构方程的大量研究发现，金属材料的高温变形过程受高温蠕变等热激活过程控制。 因此，高温变形流变应力与温度和应变速率之间存在很强的关系。 依赖关系。 稳态流变应力变化率（ε）在低应力水平下可以用指数关系来描述，而在高应力水平下，两者满足幂指数关系，是与温度无关的常数。 ，提出了一种包括变形激活能（Q）和温度的方法