Wenjing Zhang, Huihong Liu, Hua Ding*, Hidetoshi Fujii*, Superplastic deformation mechanism of the friction stir processed fully lamellar Ti-6Al-4V alloy, Materials Science and Engineering: A, 785 (2020), 139390.

  TC4钛合金应用广泛，占钛合金总体使用量的50%以上。超塑成形/扩散连接（superplastic forming and diffusion bonding, SPF/DB）技术是制备TC4钛合金大尺寸复杂精密结构件的常用方法，但其需要将被加工材料置于高温环境下较长时间并施加一定的压力才可完成生产，加工效率较低，并且长时间的高温条件下导致成品件的力学性能下降。为解决SPF/DB存在的技术缺陷，本课题拟通过搅拌摩擦焊接技术对有限尺寸TC4钛合金板材进行增材制备出大尺寸TC4钛合金板材，随后对其进行超塑成形即可制备出TC4钛合金的大尺寸复杂精密结构件。此时，焊核区组织将成为影响焊接后大尺寸板材超塑性能的决定因素。相比于等轴组织和双态组织，全片层组织的超塑性能较差。为探究全片层TC4钛合金的超塑性能，本课题通过搅拌摩擦加工技术制备出了全片层TC4钛合金，在850-900 ℃和3×10^-4-3×10^-2 s^-1条件下对该组织进行了超塑性研究，发现在合适的温度和合适的应变速率条件下全片层TC4钛合金依然表现出了优越的超塑性。随后系统研究了全片层TC4钛合金在超塑拉伸变形过程中的组织演变规律，并分析了温度、应变速率以及应变量对全片层TC4钛合金超塑性的影响。全片层TC4钛合金超塑性的实现归因于低应变阶段的片层组织动态球化和高应变阶段的界面滑动（晶界滑动和相界滑动），并系统阐释了其动态球化机制和超塑变形机制。该课题的研究可为TC4钛合金大尺寸复杂精密结构件的加工制备提供新的思路。