بررسی رفتار تغییرشکل گرم و تحولات ریزساختاری در آلیاژ نزدیک آلفا Ti-8Al-1Mo-1V

مهندسی متالورژی و مواد

دوره 34، شماره 2 - شماره پیاپی 30، تیر 1402، صفحه 35-50   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.80724.1100

نویسندگان

فاطمه زرقانی¹؛ غلامرضا ابراهیمی^{* 2}؛ امیر مومنی³؛ حمید رضا عزت پور⁴

¹گروه مهندسی مواد، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

²گروه مهندسی متالورژی و مواد، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

³گروه مهندسی مواد، دانشگاه همدان، همدان، ایران

⁴گروه علوم مهندسی ، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

آلیاژ تیتانیم نزدیک آلفا Ti-811به دلیل خواصی نظیر استحکام ویژه بالا، دانسیته پایین و مقاومت به خوردگی عالی در صنایع هوافضا، خودروسازی و نظامی کاربرد گسترده‌ای دارد. در این پژوهش نمونه‌های استوانه‌ای با ارتفاع و قطر به ترتیب 12 و 8 میلی‌متر با کمک وایرکات تهیه و برای آزمون فشار گرم به کارگرفته شد. رفتار سیلان آلیاژ Ti-811 با آزمایش فشار گرم در محدوده‌ای از دماها (950 ، 975، 1000، 1025، 1050و°C 1075) و نرخ‌کرنش‌ها (001/0 ، 01/0، 1/0 وs-11) تحت کرنش ثابت 6/0 مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی سیلان نشان داد که نرمی سیلان پیوسته اتفاق می‌افتد؛ که میزان آن در ناحیه دوفازی، در مقایسه با ناحیه تک فازی بیشتر است. تصاویر ریزساختاری گرفته شده با میکروسکوپ نوری و تحلیل‌های مکانیکی نشان داد که مکانیسم های نرمی در ناحیه تک فاز بتا، تبلورمجدد دینامیکی فاز بتا و در ناحیه دو فازی آلفا+بتا رنج گسترده‌ای از تغییرات ریزساختاری نظیر تغییر فاز دینامیکی، کروی شدن و موجی شدن آلفای لایه‌ای است.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ نزدیک آلفا؛ Ti-811؛ تغییرشکل گرم؛ تبلور مجدد دینامیکی؛ کروی شدن

مراجع

[1] L. J. Huang, L. Geng, A. B. Li, X. P. Cui, H. Z. Li, and G. S. Wang, "Characteristics of hot compression behavior of Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si alloy with an equiaxed microstructure", Materials Science and Engineering: A, vol. 505, pp. 136–143, (2009).

[2] Z. Ding, Z. Jiao, Metallic Materials for Making Multi-Scaled Metallic Parts and Structures, Elsevier Ltd. vol. 1, pp. 1-20, (2020).

[3] I. J. Polmear, Light Alloys, 4^th ed. Melbourne, Australia, (2006).

[4] H. G. Wang, F. Wang, and Y. P. Song, "Effects of heat treatment on microstructures and properties of Ti811 alloys", Applied Mechanics and Materials, vol. 119, pp. 1032–1035, (2012).

[5] X. Shi, W. Zeng, Y. Long, and Y. Zhu, "Microstructure evolution and mechanical properties of near- a Ti-8Al-1Mo-1V alloy at different solution temperatures and cooling rates", Journal of alloys and compounds, vol. 727, pp. 555–564, (2017).

[6] B. Saha, B. Jana, J. S. Yadav, and C. H. R. Krishna, "Development and certification of Ti-8AI-1Mo-IV alloy for HP compressor blades for Adour engine applications", Bulletin of Materials Science, vol. 19, pp. 661 669, (1996).

[7] G. S. Prabhunandan and H. V Byregowda, "Study on Ti-8Al-1Mo-1VAlloy ( Near Alpha Alloy ) Steam Turbine Rotor Blade using FEA", Proceedings of the 4^th International Conference on Multidisciplinary Research & Practice (41CMRP-2017), India. vol. 3, pp. 28–30, (2017).

[8] G. J. Tchein et al., "Analytical modeling of hot behavior of Ti-6Al-4V alloy at large strain", Materials Design, vol. 161, pp. 114–123, (2019).

[9] H. Matsumoto, K. Yoshida, S. H. Lee, Y. Ono, and A. Chiba, "Ti-6Al-4V alloy with an ultrafine-grained microstructure exhibiting low-temperature-high-strain-rate superplasticity", Materials Letters, vol. 98, pp. 209–212, (2013).

[10] M. Zakaria and X. Wu, "Response of titanium alloys to high strain rate deformation", Materials Science and Technology, vol. 21, pp. 225–231, (2005).

[11] P. Vo, M. Jahazi, and S. Yue, "Recrystallization during thermomechanical processing of IMI834", Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 39, pp. 2965–2980, (2008).

[12] S. Luo, D. Zhu, L. Hua, D. Qian, S. Yan, and F. Yu, "Effects of Process Parameters on Deformation and Temperature Uniformity of Forged Ti-6Al-4V Turbine Blade", Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 25, pp. 4824–4836, (2016).

[13] A. Momeni and S. M. Abbasi, "Effect of hot working on flow behavior of Ti-6Al-4V alloy in single phase and two-phase regions", Materials Design, vol. 31, pp. 3599–3604, (2010).

[14] X. Zhou, K. Wang, S. Lu, X. Li, R. Feng, and M. Zhong, "Flow behavior and 3D processing map for hot deformation of Ti-2.7Cu alloy", Journal of Materials Research and Technology, vol. 9, pp. 2652–2661, (2020).

[15] K. Yang et al., "Very high cycle fatigue behaviors of a turbine engine blade alloy at various stress ratios", International Journal of Fatigue, vol. 99, pp. 35–43, (2017).

[16] S. Cao, C. Voon, S. Lim, B. Hinton, and X. Wu, "Cracking properties of a Ti-8Al-1Mo-1V alloy", Corrosion science, vol.7, pp. 1–12, 2016.

[17] R. Boyer and G. Welsch, Materials Properties Handbook : Titanium Alloys, 4^th ed, (2007).

[18] H. Monajati, M. Jahazi, S. Yue, and A. K. Taheri, "Deformation Characteristics of Isothermally Forged UDIMET 720 Nickel-Base Superalloy", Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 36, pp. 895–905, (2005).

[19] Y. Ma, F. Zhao, J. He, and J. Wang, "Correction of Flow Stress for Hot Compression of INCO718 Alloy," International Conference on Manufacturing Science and Engineering (ICMSE 2015), China, pp. 1431–1436, (2015).

[20] B. Guo, S. L. Semiatin, J. J. Jonas, and S. Yue, "Dynamic transformation of Ti–6Al–4V during torsion in the two-phase region", Journal of Materials Science, vol. 53, pp. 9305–9315, (2018).

[21] J. Koike, Y. Shimoyama, T. Okamura, and K. Maruyama, "Superplasticity assisted by stress-induced phase transformation in Ti-5.5AI-1Fe alloy", Materials Science Forum, vol. 304–306, pp. 183–188, (1999).

[22] Y. Su, F. Kong, F. You, X. Wang, and Y. Chen, "The high-temperature deformation behavior of a novel near-α titanium alloy and hot- forging based on the processing map", Vacuum, vol. 173, PP.1-30, (2019).

[23] Z. X. Zhang, S. J. Qu, A. H. Feng, J. Shen, and D. L. Chen, "Hot deformation behavior of Ti-6Al-4V alloy: Effect of initial microstructure", Journal of alloys and compounds, vol. 718, pp. 170–181, (2017).

[24] P. Vo, "Flow and microstructure development of a near-alpha titanium alloy during thermomechanical processing", Thesis Submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy, Canada, (2009).

[25] P. Wanjara, M. Jahazi, H. Monajati, S. Yue, and J. P. Immarigeon, "Hot working behavior of near-α alloy IMI834", Materials Science and Engineering: A, vol. 396, pp. 50–60, (2005).

[26] R. Amirarsalani, M. Morakabati, and R. Mahdavi "Evaluating Hot Deformation Behavior of W360 Tool Steel By Hot Compression Test", Journal of Advanced Materials in Engineering, vol. 40, pp. 113-131, (2021).

[27] A. Momeni, H. R. Ezatpour, M. Jahazi, P. Bocher, and G. R. Ebrahimi, "Dynamic recrystallization in Monel400 Ni-Cu alloy: Mechanism and role of twinning", Materials Science and Engineering: A, vol.744, pp. 376-385, (2018).

[28] S. M. Abbasi, A. Momeni, Y. C. Lin, and H. R. Jafarian, "Dynamic softening mechanism in Ti-13V-11Cr-3Al beta Ti alloy during hot compressive deformation", Materials Science and Engineering: A, vol. 665, pp. 154-160, (2016).

[29] J. Porntadawit, V. Uthaisangsuk, and P. Choungthong, "Modeling of flow behavior of Ti-6Al-4V alloy at elevated temperatures", Materials Science and Engineering: A, vol. 599, pp. 212–222, (2014).

[30] P. Wanjara, M. Jahazi, H. Monajati, and S. Yue, "Influence of thermomechanical processing on microstructural evolution in near-α alloy IMI834", Materials Science and Engineering: A, vol. 416, pp. 300–311, (2006).

[31] Y. Han, W. Zeng, Y. Qi, and Y. Zhao, "Optimization of forging process parameters of Ti600 alloy by using processing map", Materials Science and Engineering: A, vol. 52, pp. 393–400, (2011).

[32] G. Lianggang, F. Xiaoguang, Y. Gaofeng, and Y. He, "Microstructure control techniques in primary hot working of titanium alloy bars : A review", Chinese Journal of Aeronautics, vol.1, pp. 1-11, (2015).