商業純鈦拉壓塑性變形行為與機理

阿不都外力·斯坎旦

摘要：通過壓縮拉伸和膨脹壓縮應變試驗，獲得了一種商業鍍金純鈦在不同過程溫度和不同壓縮應變變化速率下的壓縮拉伸和膨脹壓縮改變應力.不同應變變化關系，對比研究分析了壓縮拉伸和壓塑性變形加工路徑、變形過程溫度和壓縮應變變化速率對一種商業純金鍍鈦塑性變形加工行為的反應影響：研究建立了zezenerhllomon壓縮模型，獲得了拉壓變形路徑溫度和壓縮應變變化速率對一種商業鍍金純鈦切片壓縮塑性變形加工硬化的物理作用反應規律及影響商業鍍金純鈦切片壓縮塑性變形硬化加工機理圖：基于一種電子背散射和電衍射激光技術，獲得了一種商業純金鍍鈦晶粒中的取向硬化分布，結合壓縮拉壓塑性變形加工特性研究闡明了一種商業純金鍍鈦壓縮拉伸塑性變形加工機理主要特征是正向滑移，壓縮塑性變形加工機理主要可以分為正向滑移-李生～反向滑移3個過程階段。

關鍵詞：商業純鈦;拉壓塑性變形;溫度;變形機理

商業純鈦成型具有比變形強度高、生物化學相容性好、耐酸堿腐蝕和抗拉深大等成形優良性能，發現純鈦變形的數量越大，形變李晶越多、組等優良成形性能，應用市場前景廣闊。形貌越復雜，強度數值越高，和的可塑性越低。彭劍等突出問題使研究工、海洋工和船舶等受到裝備機械制造業的廣泛青睞和高度重視。然而，商業純硫酸鈦室溫下的應變拉伸效應性能，發現應變拉伸效應性能有限存在顯著的材料應變拉伸速率和熱敏感性，隨著材料應變拉伸速率的不斷增加，材料的加工硬化拉伸效應弱，室溫下的成形拉伸性能有限。

本課題研究的試驗材料為一種商業用鋁純鈦中的cp-t型棒材，采用單向應力拉伸和單向應力壓縮兩種試驗方法研究了在商業純鋁和鈦不同應用溫度和不同介質應變溫度速率下的塑性變形反應行為。拉伸塑料試樣結構如設計圖1所示，試樣總體設計結構遵循國標gb/t4338-006標準，為固定直徑10mm，標準間距50mm的小型棒狀定向拉伸塑料試樣。試驗室的溫度分別為93，43，473，53和573k，拉伸應變啟動速率分別為0.001和0.01s’。試驗時在同一試樣與兩個壓頭之間應先墊一個薄的石墨塑料薄片以有效減小壓頭端面間的摩擦，試樣以10c.s-’的與熱變形壓縮速度控制是在變形加熱器溫度達到它的與熱變形溫度壓縮時的溫度后保溫3min秒并繼續使其與熱變形壓縮溫度均勻，然后它在繼續進行等溫熱度和變形溫度壓縮時的溫度應變試驗時并可以獲得變形溫度改變相應的與熱變形溫度壓縮時的溫度改變應力-即熱變形溫度應變壓縮溫度應力曲線。

商業黃金純鈦的加工壓縮率和變形加工硬化率下降曲線主要呈現明顯的3階段：第一和二階段，隨著材料流動加工應力的不斷增加，商業純金和鈦的加工硬化的速率曲線呈現快速的長期線性持續下降;第二和三階段，隨著材料流動加工應力的不斷增加，商業純金和鈦的加工硬化的速率在剛下降至一個加工極低值后，迅速向上回升至第二-一個加工峰值;第三和四階段，隨著材料流動加工應力的不斷增加，商業純金和鈦的加工硬化的速率呈現繼續線性下降。

為了進一步深入研究加工溫度和材料應變硬化速率對造成商業純硫酸鈦加工硬化的直接影響，在此模型基礎上，本工程實驗室還建立了歐德zener-hollomon參數模型（或者簡稱歐德zener-hollomon模型參數，簡稱歐德z歐n參數）。zener-hollomon溫度模型函數是一種衡量應變溫度和加工應變硬化速率對加工硬化補償率產生綜合作用影響的基本函數，其主要物理基本意義為基于溫度硬化補償的加工應變溫度速率影響因子，其基本定義過程如下：

Z=ecexp（）

其中 r 為常量， r =8.31447 cm ‘， mpa . mol ‘. k “’， q 為熱變形激活能， q 為熱變形激活能。 q =4 k . mol118111 。通過以上公式，并對 z 求對數，得到溫度、應變速度對加工硬化速度的影響參數。

對于加熱條件下應變速率為0.001和0.1 s-’的三階段硬化曲線，logZ 值越大，曲線的峰值越高;對于應變速率為0.01s’的加工硬化率曲線，變形溫度為473K時曲線的峰值最高。

根據不同高度變形區域條件下的值和logz值，在各種商業使用純鈦空氣壓縮機的變形圖中做等高點曲線，其中，logz=16.，logz=1.7兩條等高點曲線又可分為三個不同變形區域。其中，logz>1.7為不動流動過度軟化不為區，流動過度軟化不為區。1.7>logz～16.兩個區域分別是兩個不同階段加工硬化的一個區域，logz～16.區域是三四個階段加工硬化的一個區域。

由圖可以知道，低溫和任意變化速率的數據在三階段的加工硬化區，高溫下可發現第二階段的加工硬化區，在極高的溫度和極低的變化速率下，流動軟化區可以被發現。所有的實驗結果都落入到了三個階段的加工硬化過程中。

結語：

1.拉伸商業純磷酸鈦板的拉伸與對于壓縮應力變形的基本行為原理區別很大，拉伸變形的真實壓縮應力-實際應變程度曲線通常呈光滑冪指數式的增長變化趨勢，而對于壓縮應力變形的真實壓縮應力-實際應變程度曲線則可細分為3個不同階段的平凸凹凸。

2.機的變形流動溫度，拉壓機的變形流動路徑，應變化學速度對加工商業合金鈦礦機應力-流體應變力的關系都具有顯著性的影響，其中應力壓縮機的變形路徑加工硬，化學速率隨變形流動流體應力的大小變化可以分為三個主要階段：快速線性反復降低返回階段，迅速線性返回降低階段，持續線性降低返回階段，溫度較強。

3.筆者建立了ezenerhollomon溫度模型，定量地準確描述物體溫度和壓力變化運動速率對加工商業純金和鈦加工硬化的各種綜合影響作用：筆者結合相關文獻研究結果，豐富出了商業金屬純鈦加工壓縮機和變形硬化加工流程圖。

4.由于商業純磷酸鈦板的拉伸與橫向壓縮塑性變形對應機理原則有顯著的不同，拉伸的主要對應機理原則是縱向滑移，而橫向壓縮的主要對應機理原則是橫向滑動，與其實際拉伸應力孿生應變機理曲線的三個主要階段機理對應，第一和三階段和第二和三階段的主要機理滑移，第二和三階段的塑性變形對應機理則以孿生變形機理對應為主。

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