在高温前提下，钛合金的塑性变形行为受到变形温度、、、应变和应变速度等多个成分的综合作用[6-8]！！！！Ｆ渲校Ρ渌俣鹊挠跋煊任匾渥柿系奈⒐劢峁固氐悖 α 相和 β 相的状态、、、散布、、、比例以及晶粒尺寸等拥有显著的影响[9]！！！！６⒐圩橹谋涠只嵊跋炝鞅溆αΦ拇笮！！！！，并在动态再结晶组织的形成过程中表演关键角色[10-12]！！！！Ｒ蚨盐沼Ρ渌俣扔胛⒐劢峁、、、流变应力之间的互有关系，并据此进行热加工工艺优化，对于提高产品机能、、、选择合适的加工设备以及降低能耗拥有至关重要的作用！！！！Ｖ还苋绱耍壳肮赜谟Ρ渌俣榷 TA11 钛合金热压缩变形行为影响的钻研还相对有限！！！！

针对这一近况，在变形温度为 1247 K，其应变为 0.8 以及应变速度为 0.05~20 s^?1的前提下对 TA11 钛合金进行热仿照压缩尝试，重点钻研应变速度对其组织、、、流变应力和本构方程的影响，以期确定最适合的应变速度区间，为 TA11 钛合金塑性成形工艺的优化提供实际领导和理论凭据！！！！

1、、、实 验

尝试资料为云南钛业股份有限公司熔炼的 TA11 钛合金铸锭，其化学成分见表 1，原始组织如图 1 所示！！！！４油 1 能够看出，TA11 钛合金原始组织为典型的双相组织！！！！A11 钛合金铸锭的 X 射线衍射（XRD）谱如图 2 所示！！！！４油 2 可知，铸锭中存在大量的 α-Ti 相和少量的 β-Ti 相！！！！４送猓油 2 中可观察到衍射强度较低的 Al、、、Fe、、、V、、、Mo 元素的特点峰！！！！

将 TA11 钛合金铸锭加工成直径 10 mm、、、高 15 mm 的圆柱形压缩试样！！！！Ｑ∪ Gleeble-3500 热力仿照试验机进行热压缩试验，试验温度为 1247 K，应变速度领域为 0.05~20 s

^?1！！！！Ｎ嗽谘芳尤裙讨胁馐晕露龋谄淞蕉酥行拇附尤鹊缗妓浚ü鹊缗蓟鼓芄环蠢〖敖谥苹セ坏缌！！！！Ｎ畲笙薅鹊叵骷跤捎谟胧匝涞哪Σ亮Γ谑匝讲喔鞲橹靡豢槭！！！！Ｊ匝 5 K/s 的升温速度加热至变形温度后保温 180 s，以确保样品内部温度均匀！！！！Ｋ婧蠼斜湫瘟课 55% 的压缩，通过热力仿照试验机的推算机系统自动纪录载荷—位移数据，并转换为应力—应变曲线！！！！Ｈ妊顾跏匝槭迪趾螅⒓唇仿冻鲇诟咚倥缟涞难顾蹩掌髦校栽寄 50 K/s 的冷却速度将样品从高温状态迅速降至室温！！！！Ｇ懈罟讨校褂 DK7745 型数控线切割机将变形试样沿轴向中心切割，取样方式如图 3 所示！！！！６郧懈蠲娼信坠獯χ茫⒃ HF+HNO3+H2O 溶液（体积比为 2:3:15）中侵蚀！！！！＠霉庋晕⒕担∣M）和 Zeiss EVO18 型扫描电子显微镜（SEM）表征样品切割面的微观结构！！！！

2、、、了局与会商

2.1 应力—应变曲线

TA11 钛合金在温度为 1247 K 时，分歧应变速度下的应力—应变曲线如图 4 所示！！！！４油 4 能够发现，分歧应变速度下的曲线拥有类似的特点！！！！５北湫嗡浇闲∈保αχ邓孀疟湫嗡降脑龀ざ杆僭龀ぃ龃笏俣戎鸩郊跣！！！！，直至达到峰值！！！！５庇αχ荡锏椒逯岛螅叱式德淝飨颍⒃诙サ阕蠼鱿址制缢降牡唪ぃ婧蟪中德！！！！Ｔ 4 种应变速度中，当应变速度为 0.05 s^?1时，与其他应变速度相比，其应力—应变曲线出现出较小的平台阶段！！！！Ｊ匝αυ诖锏椒逯抵熬思本缭龀ぃ婧笤龀に俣戎鸩郊趸！！！！Ｕ庵志跋竽芄还橐蛴谑匝诔跏急湫谓锥问艿降挠αψ饔靡⒘思庸び不вΓ佣贾掠αρ杆偕仙！！！！Ｋ孀潘苄员湫蔚某中校匝诓康亩馗椿破鹜凡镒饔茫兄诓棵诺窒杀湫我鸬挠αΧ鸭庖还痰贾掠αυ龀に俣戎鸩郊趸篬13]！！！！Ｈ欢庸び不вυ谡庖还讨幸廊徽季葜鞯贾拔唬涠杂αΦ墓毕壮硕馗吹幕航庾饔！！！！Ｒ蚨还苡αι仙乃俣扔兴档停芴迳嫌αθ猿中龀ぃ从吵鲎柿显诔中湫蜗碌挠不形！！！！Ｔ诒湫喂讨校奔庸び不乃俣群投馗吹乃俣却锏狡胶馐保αΥ锏椒逯！！！！Ｋ孀疟湫嗡降脑龀ぃ馗吹娜砘饔谜季葜鞯贾拔唬叱式德淝飨！！！！Ｔ20s¹的较大应变速度下，曲线有显著的颠簸，这是由于应变速度较高时，资料内部的变形速度和力的传递速度可能会产生较大的差距，导致资料部门区域的应力集中和流变应力的颠簸！！！！ＳΡ渌俣任0.05 s¹时，曲线中出现了一个滑润阶段，这是由于压缩过程中加工硬化和动态回复再结晶达到平衡状态，从而使应力趋于不变[14?15]！！！！

2.2 微观结构分析

2.2.1 光学显微组织

在变形量为55%且温度为1247 K的前提下，对试样横截面抛光侵蚀后，其显微组织如图5所示，能够清澈观察到样品横截面各区域的特点！！！！Ｍ5中各区域放大后的光学照片见图6！！！！Ｍ6a为高温压缩后靠近理论区域的微观组织，由于与碳化钙石接触产生摩擦力，导致该区域资料形变微乎其微，形成了一个所谓的“死区”！！！！Ｍ6b为样品中心部位的微观组织，该结构揭示出中心区域存在大量变形，批注应变重要集中于该区域！！！！Ｍ6c为样品外围中等变形区域的微观组织，该区域因摩擦作用而出现出鼓状状态！！！！Ｔ诖斯鄄斐叨认拢渌匝谋湫涡形⒊隼嗨频奶氐！！！！

图7为TA11钛合金在分歧应变速度下变形后的光学显微组织！！！！４油7能够看出，晶粒尺寸与应变速度之间存在显著的有关性：：：较低的应变速度有助于晶粒细化[16?17]！！！！＞咛謇此担孀庞Ρ渌俣鹊脑龀ぃЯ３叽缭龃螅ЯＷ刺飨蛴诎逄踝！！！！Ｕ庵志跋竽芄还橐蛴谠诮细哂Ρ渌俣认拢柿系谋湫喂Ψ蚨蹋馗春驮俳峋Ч滩怀浞郑佣跋炝司ЯＯ富！！！！Ｔ诘陀Ρ渌俣惹疤嵯拢柿显诒湫喂讨杏懈嗟墓Ψ蚪卸馗春驮俳峋В欣诰Я５南富痆18?19]！！！！Ｍü源耸匝顾鹾蟮南晕⒆橹ㄍ7）与原始状态组织（图1），能够清澈观察到压缩过程中试样的微观结构变动！！！！Ｕ庑┍涠⑽Я３叽缭龃、、、状态变动及可能的相变，直接反映了分歧应变速度下资料的塑性变形特点！！！！

2.2.2 SEM显微组织

图8为恒定温度（1247 K）分歧应变速度下压缩试样中心部位的SEM显微组织！！！！４油8能够看出，压缩试样中心部位以灰色和白色组织为主！！！！；；；疑橹-Ti，亮白色组织为β-Ti！！！！３炕疑蛲猓较嗌⒉季龋ⅵ-Ti在压缩过程中产生了变动！！！！

图 9 为高倍 SEM 下 TA11 钛合金的显微组织，能够看到图 9a 和图 9b 平别离出现了灰色和亮白色的小颗粒！！！！＞治龇⑾郑】帕Ｎ俳峋Ш笮纬傻 α-Ti 和 β-Ti 的等轴晶[20]！！！！

综合分析显示，应变速度的增长导致两相间距增大、、、晶粒粗化，这是由于高应变速度下资料动态回复和再结晶过程功夫不及所致[21-22]！！！！Ｔ谌燃庸す讨校庸び不ü龀ぷ柿系哪诓坑α吹挚菇徊降乃苄员湫危馗春驮俳峋г蛲ü跣∧诓坑α途Ц窕涓丛柿系乃苄！！！！Ｕ庑┕痰墓餐饔茫龆 TA11 钛合金在热加工过程中的塑性变形行为和最终的显微组织！！！！

2.3 流变应力本构方程

为了深刻理解TA11钛合金的塑性变形机制，并正确预测其在工程利用中的力学机能，钻研其本构方程尤为关键！！！！１竟狗匠痰淖柿铣Ｊ扇妊顾跏匝榛竦玫挠α-应变数据决定

[23]！！！！rrhenius方程已被宽泛用于描述应变速度、、、变形温度和流变应力之间的关系[11,24,25]！！！！Ｊ苡Ρ渌俣群臀露扔跋斓谋湫涡形芄挥靡粤拥仁矫枋觯海：

式中：：：Z 为 Zener-Hollomon 参数；；；ε为应变速度，s-1；；；R 为气体常数，8.314 J·mol-1·K-1；；；T 为绝对温度，K；；；Q为热变形活化能，604.1 kJ/mol[4]；；；σ 为峰值应力，MPa；；；n、、、m、、、α、、、A 为资料常数，α=β/m！！！！６缘仁剑2）、、、（3）双方取对数，别离得到：：：

为钻研应变对本构方程参数的影响，需针对分歧真应变（ε）分段拟合伙料常数！！！！Ｒ ε=0.6 为例，从热

压缩试验的应力?应变曲线中提取该应变下分歧应变速度（ε）对应的峰值应力（σ），代入式（5）和式（6）！！！！Ｍü咝曰毓楸鹄肭蟮眯甭 1/m 和 1/β，最终得到该应变下的 m 值为 4.416 777，β 值为 0.034 602 MPa-1，推算 α=β/m=7.8342×10-3 MPa-1！！！！

将峰值应力和相应的应变速度代入式（5）和式（6），得到峰值应力和应变速度之间的关系，如图10 所示！！！！Ｆ揪萃 10 中的了局，能够得出在相应的热变形前提下进行压缩试验所需的峰值应力！！！！

通过式（6）所示的线性关系拟合伙料常数后，低、、、中、、、高分歧应力水平下的流变应力可统一表白为：：：

对式（4）双方取对数，得出：：：

在式（8）中，sinh(ασ)能够看作是双曲正弦模型sinh(ω)，经过泰勒发展：：：

通过将 ε和 σ 的值代入式（8），能够得到 lnε和ln[sinh(ασ)]之间的关系，如图 11 所示！！！！

图11中的线性截距：：：

将式（9）变形为：：：

将 Q、、、R、、、T、、、m 和 b 的值代入式（10），能够得出 A 为 e57.389 s^-1！！！！

将 α、、、m、、、A 和 Q 的值代入式（4），得到的 TA11钛合金应变速度方程为：：：

则 TA11 钛合金的 Zener-Hollomon参数可暗示为：：：

参照式（7），TA11钛合金热变形流变应力本构方程可用Zener-Hollomon参数暗示为：：：

为验证所提出的热变形流变应力本构方程的正确性，对TA11钛合金的峰值应力进行推算！！！！Ｍ12为峰值应力尝试数据与模型推算值之间的有关性！！！！Ｓ泄叵凳齊2用于量化尝试测得的应力值与通过本构方程推算得到的应力值之间的线性有关性，反映了两者之间的拟合水平！！！！４油12能够观察到，预测的峰值应力点缜密萦绕最佳拟合线散布，拥有很高的一致性！！！！＞夂戏治觯咝杂泄匦訰2达到了0.9571，讲了然模型推算值与尝试值之间的峰值流动应力匹配度较高，从而证了然该本构方程在评估TA11钛合金热变形行为中的有效性和靠得住性！！！！

3、、、结 论

(1) TA11 钛合金热加工过程中，加工硬化和动态回复再结晶起重要作用！！！！Ｔ谟αΥ锏接α?应变曲线的峰值之前，加工硬化占主导，随着应变量的增长，动态回复再结晶逐步取代加工硬化的主导职位！！！！

(2) 在压缩过程中，应变速度对TA11 钛合金显微组织的影响尤为显著！！！！５陀Ρ渌俣扔欣诰ЯＯ富哂Ρ渌俣仍虻贾戮Я４只拖嗌⒉疾痪！！！！Ｔ诟哂Ρ渌俣认拢馗春驮俳峋Ч淌芟蓿苯佑跋熳柿系乃苄员湫蜗煊臀⒐劢峁沟木刃！！！！

(3) 通过处置当变速度和流变应力的尝试数据，得到TA11 钛合金本构方程为：：：

参考文件 References

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