رفتار سیلان آلیاژ تیتانیوم SP-700 حین تغییر شکل گرم کششی در مناطق دوفاز β/α و تک‌فاز β

نویسندگان

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این پژوهش، به‌منظور بررسی رفتار سیلان گرم و ازدیاد طول نسبی شمش‌ریختگی آلیاژ تیتانیوم SP-700، آزمایش کشش گرم در مناطق دوفاز β/α و تک‌فاز β با نرخ کرنش 1/0 بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد که رفتار کشش گرم آلیاژ SP-700 در ناحیه دوفاز β/α (دماهای 900-700 درجه سانتی‌گراد) به‌دلیل ماهیت فازهای آلفا و بتا و ساختار بلوری آنها، متفاوت از ناحیه تک‌فاز β (دماهای 1100-950 درجه سانتی‌گراد) است. زیرا تعداد سیستم­های لغزش و درنتیجه مکانیزم تغییر شکل در ساختار هگزاگونال فشرده متفاوت از ساختار بلوری مکعبی مرکزدار است. از سوی دیگر، تغییرات شدید میزان ازدیاد طول نسبی در محدوده دمایی 900-850 درجه سانتی‌گراد، ناشی از حذف تدریجی فاز آلفا از زمینه در اثر وقوع استحاله فازی آلفا به بتا بود. بررسی ریزساختار نشان داد که مکانیزم غالب تغییر شکل گرم آلیاژ SP-700 هنگام کشش گرم، بازیابی دینامیکی است. بنابراین علت افزایش میزان ازدیاد طول نسبی آلیاژ با دما، به تضرس مرزدانه‏ها و وقوع بازیابی دینامیکی نسبت داده شد. درحالی‌ که با افزایش دما در محدوده 1100-1000 درجه سانتی‌گراد، رشد دانه­های بتا و وقوع شکست مرزدانه­ای باعث کاهش میزان ازدیاد طول نسبی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Flow Behavior of SP-700 Titanium Alloy During Hot Tensile Deformation in α+β and β Phase Regions

نویسندگان [English]

  • A. Sheikhali
  • M. Morakkabati
  • S. M. Abbasi
Metallic Materials Research Center, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this paper, in order to study the flow behavior and elongation of as-cast ingots of SP-700 titanium alloy, hot tensile test was done in α/β dual phase and β single phase regions using strain rate of 0.1 s-1. Results showed that the hot tensile behavior of SP-700 in the α/β dual phase region (700-900 ºC) was different from the β single phase one (950-1100 ºC) due to the nature of alpha and beta phases and their crystallographic structure. This was since the number of slip systems and deformation mechanism in HCP structure were different from those in BCC structure. Beside, the intensive variation of elongation in microstructural studies showed that the dominant mechanism of hot tensile deformation of SP-700 alloy was dynamic recovery (DRV). Thus, serration of grain boundaries and occurrence of DRV were the reasons for the increase of elongation with the rise of temperature. However, beta grains growth and occurrence of grain boundary fracture made a slight decrease in elongation in the temperature range of 1000-1100 ºC.


 

کلیدواژه‌ها [English]

  • SP-700 titanium alloy
  • Hot tensile test
  • Flow softening
  • Elongation
  • Dynamic recovery

مراجع

1. Tan, M. J., and Hassan, S. F., “High Temperature Deformation of Titanium SP-700”, Ti-2007 Science and Technology, pp. 567-570, 2007.
2. Fukai, H., Ogawa, A., and Minakawa, K., Mechanical Properties of SP-700 Titanium Alloy at Room Temperature, Ti-2003 Science and Technology, pp. 1847-1854, 2003.
3. Boyer, R., Welsch, G., and Collings, E. W., Materials Property Handbook: Titanium Alloys, USA, ASM International, 1994.
4. Lin, Y. H., Wu, S. M., Kao, F. H., Wang, S. H., Yang, J. R., Yang, C. C., and Chiou, C. S., “Microtwin Formation in the a Phase of Duplex Titanium Alloys Affected by Strain Rate”, Materials Science and Engineering A, Vol. 528, pp. 2271-2276, 2011.
5. Sieniawski, J., and Motyka, M., “Superplasticity in Titanium Alloys”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 24, pp. 123-130, 2007.
6. Fanning, J. C., “Military Applications for β Titanium Alloys”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 14, pp. 686-690, 2005.
7. Moiseyev, V. N., Titanium Alloys, Russian Aircraft and Aerospace Applications, Taylor & Francis Group, 2006.
8. Sachdev, A. K., Kulkarni, K., Fang, Z. Z., Yang, R., and Girshov V., “Titanium for Automotive Applications: Challenges and Opportunities in Materials and Processing”, Journal of the Minerals Metals and Materials Society, Vol. 64, pp. 553-565, 2012.
9. Ogawa, A., Niikura, M., Ouchi, C., Minikawa, K., and Yamada, M., “Development and Applications of Titanium Alloy SP-700 with High Formability”, Journal of Testing and Evaluation, Vol. 24, pp. 17-26, 1996.
10. Zhu, L. W., Wang, X. N., Fei, Y., Li, J., Zhu, Z. S., “Characterization of Hot Deformation Behavior of Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe Titanium Alloy”, Materials Science Forum, Vol. 849, pp. 309-316, 2016.
11. Fukai, H., Ogawa, A., Minakawa, K., Sato, H., and Tsuzuku, T., “Hot Forming Characteristics of SP-700 Titanium Alloy”, Ti-2003 Science and Technology, pp. 635-642, 2003.
12. Wanjara, P., Jahazi, M., Monajati, H., Yue, S., and Immarigeon, J. P., “Hot Working Behavior of Near-α Alloy IMI834”, Materials Science and Engineering A, Vol. 396, pp. 50-60, 2005.
13. AMS 4899C, Titanium Alloy, Sheet, Strip, and Plate Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo Annealed, 2011.
14. AMS 4964C, Titanium Alloy Bars, Wire, Forgings, and Rings Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo Annealed, 2011.
15. ASTM E21: Test Methods for Elevated Temperature Tension Tests of Metallic Materials, 2011.
16. Jonas, J. J., Aranas, C., Fall, A., and Jahazi, M., “Transformation Softening in Three Titanium Alloys”, Materials and Design, Vol. 113, pp. 305-310, 2017.
17. Humphreys, F. J., and Hatherly, M., Recrystallization and Related Annealing Phenomena, Elsevier Publication., 2nd ed., New York, pp. 534-607, 2004.
18. Weiss, I., and Semiatin, S. L., “Thermomechanical Processing of Beta Titanium Alloys - an Overview”, Materials Science and Engineering A, Vol. 243, pp.46-65, 1998.
19. Zhou, Y. G., Zeng, W. D., and Yu, H. Q., “An Investigation of a New Near Beta Forging Process for Titanium Alloys and Its Application in Aviation Components”, Materials Science and Engineering A, Vol. 393, pp. 204-212, 2005.
20. Lutjering, G., and Williams, J. C., Titanium–Engineering Materials and Processes, Springer, New York, 2007.
21. Sheikhali, A. H., Morakkabati, M., Abbasi, S. M., and Rezaei, A., “Superplasticity of Coarse-grained Ti-13V-11Cr-3Al Alloy”, International Journal of Materials Research, Vol. 104, pp. 1122-1127, 2013.
22. Ghavam, M. H., Morakabati, M., Abbasi, S. M., and Badri, H., “Flow Behavior Modeling of IMI834 Titanium Alloy During Hot Tensile Deformation”, Transactions Nonferrous Metals Society China, Vol. 25, pp. 748-758, 2015.
23. Suzuki, H. G., Takakura, E., and Eylon, D., “Hot Strength and Hot Ductility of Titanium Alloys-a Challenge for Continuous Casting Process”, Materials Science and Engineering A, Vol. 263, pp. 230-236, 1999.
24. Lin, D., and Sun, F., “Superplasticity in a Large-Grained TiAl Alloy”, Intermetallics, Vol. 12, pp. 875-883, 2004.
25. Suzuki, H. G., and Eylon, D., “Hot Ductility of Titanium Alloy: a Challenge for Continuous Casting Process”, Materials Science and Engineering A, Vol. 243, pp. 126-133, 1998.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 38، شماره 1
خرداد 1398
صفحه 37-48

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی