ZTC4钛合金热等静压内部缺陷弥合区组织演变

Microstructure evolution of internal defect healing zone in ZTC4 titanium alloy during hot isostatic pressing

摘要

采用数值模拟与实验相结合的方法，分析不同时刻热等静压 ZTC4 钛合金内部缩孔周边的位移变化、应力应变分布及缺陷弥合区内微观组织的演变规律。结果表明，在热等静压高温高压作用下，缩孔周边形成高应力应变区，距离缩孔表面越近，应力越大，随缩孔尺寸减小，应变集中程度增加。热等静压后缩孔位置形成放射状缩孔弥合区组织，弥合区内不同 α/β 集束的塑性变形程度不均匀，位错滑移系易开动的 α/β 集束内变形量较大，从而形成等轴晶组织。

Abstract

The internal displacement change around shrinkage pores，stress and strain distribution，and microstructural evolution in the defect healing zone of ZTC4 titanium alloy during hot isostatic pressing (HIP) are investigated by numerical simulation combined with experimental methods. The results demonstrate that under the high-temperature and high-pressure conditions of HIP，high stress-strain zones form around the shrinkage pores. The stress magnitude shows an inverse relationship with the distance from pore surfaces，exhibiting higher stress levels in proximity to the pore boundaries. As the shrinkage pore size decreases，the strain concentration intensifies. After HIP，a radial pore-healing zone microstructure develops at the original shrinkage pore sites. Within this healed region，heterogeneous plastic deformation occurs among distinct α/β colonies. Colonies with more readily activated dislocation slip systems experience greater deformation magnitudes，ultimately leading to the formation of equiaxed grain structures.

关键词

钛合金 / 热等静压 / 有限元方法 / 弥合区 / 等轴晶

Key words

titanium alloy / hot isostatic pressing / finite element method / healing zone / equiaxed grain

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