Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 7/2016

12.04.2016

Achieving Fine Beta Grain Structure in a Metastable Beta Titanium Alloy Through Multiple Forging-Annealing Cycles

verfasst von: Ahmad Zafari, Yunpeng Ding, Jianzhong Cui, Kenong Xia

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 7/2016

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

A coarse-grained (order of 1 mm) Ti-5553 metastable beta alloy was subjected to multiple passes of low-temperature forging and multiple forging plus annealing cycles, respectively. In the forging only processing, strain was concentrated in the shear bands formed and accumulated with each forging pass, resulting in a heterogeneous microstructure and eventual cracking along the shear bands. In contrast, the introduction of a short beta annealing after each forging step led to fine recrystallized grains (50 to 100 µm) formed in the shear bands, and a uniformly refined beta grain structure after four cycles. This is attributed to the strengthening effect of the fine grains, causing redistribution of most severe strains to the coarse grain region in the subsequent forging, consistent with the simulated results by finite element analysis. The analyses of the microstructures and simulated strain distributions revealed that the critical strain for recrystallization is between 0.2 and 0.5 and the strain to fracture to be ~0.8 to 0.9. The fine-grained (50 to 100 µm) beta alloy, however, fractured at a much smaller strain of <0.4 during the next forging step, owing to the formation of stress-induced martensitic α″ which is more prevalent in fine grains than in coarse ones.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat T.W. Duerig and J.C. Williams: Beta Titanium Alloys in the 80s, R. Boyer and H.W.Rosenberg, eds., Metallurgical Society of AIME, Atlanta, GA, United States, 1984, pp. 19–67. T.W. Duerig and J.C. Williams: Beta Titanium Alloys in the 80s, R. Boyer and H.W.Rosenberg, eds., Metallurgical Society of AIME, Atlanta, GA, United States, 1984, pp. 19–67.
2.
Zurück zum Zitat [2] F. H. Froes and H. B. Bomberger: JOM, 1985, vol. 37 (7), pp. 28-37.CrossRef [2] F. H. Froes and H. B. Bomberger: JOM, 1985, vol. 37 (7), pp. 28-37.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat [3] I. Weiss and S. L. Semiatin: Mater. Sci. Eng. A, 1998, vol. 243, pp. 46-65.CrossRef [3] I. Weiss and S. L. Semiatin: Mater. Sci. Eng. A, 1998, vol. 243, pp. 46-65.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat [4] H. Oikawa, K. Nishimura, and M.X. Cui: Scr. Metall., 1985, vol. 19, pp. 825-28.CrossRef [4] H. Oikawa, K. Nishimura, and M.X. Cui: Scr. Metall., 1985, vol. 19, pp. 825-28.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat [5] B. Ru-qiang, X. Huang, and C. Chun-xiao Cao: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2006, vol. 16, pp. 274-80.CrossRef [5] B. Ru-qiang, X. Huang, and C. Chun-xiao Cao: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2006, vol. 16, pp. 274-80.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat [6] V. V. Balasubrahmanyam and Y.V.R.K. Prasad: Mater. Sci. Eng. A, 2002, vol. 336, pp. 150-58.CrossRef [6] V. V. Balasubrahmanyam and Y.V.R.K. Prasad: Mater. Sci. Eng. A, 2002, vol. 336, pp. 150-58.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat [7] Y. Liu and T.N. Baker: Mater. Sci. Eng. A, 1995, vol. 197, pp. 125-31.CrossRef [7] Y. Liu and T.N. Baker: Mater. Sci. Eng. A, 1995, vol. 197, pp. 125-31.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat [8] N. E. W. De Reca and C. M. Libanati: Acta Metall., 1968, vol. 16, pp. 1297-305.CrossRef [8] N. E. W. De Reca and C. M. Libanati: Acta Metall., 1968, vol. 16, pp. 1297-305.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat [9] F. Dyment and C. M. Libanati: J. Mater. Sci., 1968, vol. 3, pp. 349-59.CrossRef [9] F. Dyment and C. M. Libanati: J. Mater. Sci., 1968, vol. 3, pp. 349-59.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat [10] G. A. Salishchev, R. M. Galeyev, O. R. Valiakhmetov, M F. X. Gigliotti, B. P. Bewlay, and C. U. Hardwicke: J. Mater. Eng. Perform., 2005, vol. 14, pp. 709-16.CrossRef [10] G. A. Salishchev, R. M. Galeyev, O. R. Valiakhmetov, M F. X. Gigliotti, B. P. Bewlay, and C. U. Hardwicke: J. Mater. Eng. Perform., 2005, vol. 14, pp. 709-16.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat [11] I. Weiss, F. H. Froes, D. Eylon, and G. E. Welsch: Metall. Trans. A, 1986, vol. 17A, pp. 1935-47.CrossRef [11] I. Weiss, F. H. Froes, D. Eylon, and G. E. Welsch: Metall. Trans. A, 1986, vol. 17A, pp. 1935-47.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat [12] G. A. Salishchev, O. R. Valiakhmetov, and R. M. Galeyev: J. Mater. Sci., 1993, vol. 28, pp. 2898-902.CrossRef [12] G. A. Salishchev, O. R. Valiakhmetov, and R. M. Galeyev: J. Mater. Sci., 1993, vol. 28, pp. 2898-902.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat [13] C. H. Park, K. T. Park, D. H. Shin, and C. S. Lee: Mater. Trans., 2008, vol. 49, pp. 2196-200.CrossRef [13] C. H. Park, K. T. Park, D. H. Shin, and C. S. Lee: Mater. Trans., 2008, vol. 49, pp. 2196-200.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat [14] R. Berghammer, H. Weiping, A. Hasani, and G. Gottstein: Adv. Eng. Mater., 2011, vol. 13, pp. 232-36.CrossRef [14] R. Berghammer, H. Weiping, A. Hasani, and G. Gottstein: Adv. Eng. Mater., 2011, vol. 13, pp. 232-36.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat [15] V. V. Balasubrahmanyam and Y.V.R.K. Prasad: Mater. Sci. Tech., 2001, vol. 17, pp. 1222-28.CrossRef [15] V. V. Balasubrahmanyam and Y.V.R.K. Prasad: Mater. Sci. Tech., 2001, vol. 17, pp. 1222-28.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat [16] T. H. Schofield and A. E. Bacon: Acta Metall., 1961, vol. 9, pp. 653-69.CrossRef [16] T. H. Schofield and A. E. Bacon: Acta Metall., 1961, vol. 9, pp. 653-69.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat [17] T. Sakai, A. Belyakov, R. Kaibyshev, H. Miura, and J. J. Jonas: Prog. Mater. Sci., 2014, vol. 60, pp.130-207.CrossRef [17] T. Sakai, A. Belyakov, R. Kaibyshev, H. Miura, and J. J. Jonas: Prog. Mater. Sci., 2014, vol. 60, pp.130-207.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat [18] H. Matsumoto, M. Kitamura, Y. Li, Y. Koizumi, and A. Chiba: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 611, pp. 337-44.CrossRef [18] H. Matsumoto, M. Kitamura, Y. Li, Y. Koizumi, and A. Chiba: Mater. Sci. Eng. A, 2014, vol. 611, pp. 337-44.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat [19] F. Sun, T. Gloriant, P. Vermaut, P. Jacques, and F. Prima: Solid State Phenom., 2011, vol. 172-174, pp. 129-34.CrossRef [19] F. Sun, T. Gloriant, P. Vermaut, P. Jacques, and F. Prima: Solid State Phenom., 2011, vol. 172-174, pp. 129-34.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat [20] M. Marteleur, F. Sun, T. Gloriant, P. Vermaut, P. J. Jacquesa, and F. Primab: Scr. Mater., 2012, vol. 66, pp. 749-52.CrossRef [20] M. Marteleur, F. Sun, T. Gloriant, P. Vermaut, P. J. Jacquesa, and F. Primab: Scr. Mater., 2012, vol. 66, pp. 749-52.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat [21] Q. Y. Sun, J. Song, R. H. Zhu, and H. C. Gu: J. Mater. Sci., 2002, vol. 37, pp. 2543-47.CrossRef [21] Q. Y. Sun, J. Song, R. H. Zhu, and H. C. Gu: J. Mater. Sci., 2002, vol. 37, pp. 2543-47.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat [22] W. Xu, K. B. Kim, J. Das, M. Calin, B. Rellinghaus, and J. Eckert: Appl. Phys. Lett., 2006, vol. 89, pp. 031906-1‒3. [22] W. Xu, K. B. Kim, J. Das, M. Calin, B. Rellinghaus, and J. Eckert: Appl. Phys. Lett., 2006, vol. 89, pp. 031906-1‒3.
23.
Zurück zum Zitat [23] W. Xu, X. Wu, R. B. Figueiredo, M. Stoica, M. Calin, J. Eckert, T. G. Langdon, and K. Xia: Int. J. Mater. Res., 2009, vol. 100, pp. 1662-67.CrossRef [23] W. Xu, X. Wu, R. B. Figueiredo, M. Stoica, M. Calin, J. Eckert, T. G. Langdon, and K. Xia: Int. J. Mater. Res., 2009, vol. 100, pp. 1662-67.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat [24] A. Zafari, X. S. Wei, W. Xu, and K. Xia: Acta Mater., 2015, vol. 97, pp. 146-55.CrossRef [24] A. Zafari, X. S. Wei, W. Xu, and K. Xia: Acta Mater., 2015, vol. 97, pp. 146-55.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat [25] W. Xu, X. Wu, M. Calin, M. Stoica, J. Eckert, K. Xia: Scr. Mater., 2009, vol. 60, pp. 1012-15.CrossRef [25] W. Xu, X. Wu, M. Calin, M. Stoica, J. Eckert, K. Xia: Scr. Mater., 2009, vol. 60, pp. 1012-15.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat [26] A. Bhattacharjee, S. Bhargava, V. K. Varma, S. V. Kamat, and A. K. Gogia: Scr. Mater., 2005, vol. 53, pp. 195-200.CrossRef [26] A. Bhattacharjee, S. Bhargava, V. K. Varma, S. V. Kamat, and A. K. Gogia: Scr. Mater., 2005, vol. 53, pp. 195-200.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat [27] T. W. Duerig, J. Albrecht, D. Richter, and P. Fischer: Acta Metall., 1982, vol. 30, pp. 2161-72.CrossRef [27] T. W. Duerig, J. Albrecht, D. Richter, and P. Fischer: Acta Metall., 1982, vol. 30, pp. 2161-72.CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat [29] N. J. Petch: J. Iron Steel Inst., 1953, vol. 174, pp. 25-28. [29] N. J. Petch: J. Iron Steel Inst., 1953, vol. 174, pp. 25-28.
30.
Zurück zum Zitat [30] A. Bhattacharjee, V. K. Varama, S. V. Kamat, A. K. Gogia, and S. Bhargava: Metall. Mater. Trans. A, 2006, vol. 37A, pp. 1423-33.CrossRef [30] A. Bhattacharjee, V. K. Varama, S. V. Kamat, A. K. Gogia, and S. Bhargava: Metall. Mater. Trans. A, 2006, vol. 37A, pp. 1423-33.CrossRef
31.
32.
Zurück zum Zitat [32] Y. B. Chun, S. L. Semiatin, and S. K. Hwang: Acta Mater., 2006, vol. 54, pp. 3673-89.CrossRef [32] Y. B. Chun, S. L. Semiatin, and S. K. Hwang: Acta Mater., 2006, vol. 54, pp. 3673-89.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat [33] B. Han and Z. Xu: Mater. Sci. Eng. A, 2007, vol. 447, pp. 119-24.CrossRef [33] B. Han and Z. Xu: Mater. Sci. Eng. A, 2007, vol. 447, pp. 119-24.CrossRef
34.
35.
Zurück zum Zitat [35] A. Gholinia, F. J. Humphreys, and P. B. Prangnell: Acta Mater., 2002, vol. 50, pp. 4461-76.CrossRef [35] A. Gholinia, F. J. Humphreys, and P. B. Prangnell: Acta Mater., 2002, vol. 50, pp. 4461-76.CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat [37] B. Bay, N. Hansen, and D. Kuhlmann-Wilsdorf: Mater. Sci. Eng. A, 1989, vol. 113, pp. 385-97.CrossRef [37] B. Bay, N. Hansen, and D. Kuhlmann-Wilsdorf: Mater. Sci. Eng. A, 1989, vol. 113, pp. 385-97.CrossRef
38.
Zurück zum Zitat [38] N. Hansen and D. A. Hughes: Phys. Stat. Sol., 1995, vol. 149, pp. 155-72.CrossRef [38] N. Hansen and D. A. Hughes: Phys. Stat. Sol., 1995, vol. 149, pp. 155-72.CrossRef
39.
Zurück zum Zitat R.A. Vandermeer and P.Gordon: in Recovery and Recrystallization of Metals, L. Himmel, ed., Interscience, New York, 1963, pp. 211–38. R.A. Vandermeer and P.Gordon: in Recovery and Recrystallization of Metals, L. Himmel, ed., Interscience, New York, 1963, pp. 211–38.
40.
Zurück zum Zitat [40] J. E. Burke and D. Turnbull: Prog. Met. Phys., 1952, vol. 3, pp. 220-92.CrossRef [40] J. E. Burke and D. Turnbull: Prog. Met. Phys., 1952, vol. 3, pp. 220-92.CrossRef
41.
42.
43.
44.
Zurück zum Zitat [44] K. Lücke and K. Detert: Acta Metall., 1957, vol. 5, pp. 628-37.CrossRef [44] K. Lücke and K. Detert: Acta Metall., 1957, vol. 5, pp. 628-37.CrossRef
45.
46.
Zurück zum Zitat [46] S. L. Semiatin, J. C. Soper, and I. M. Sukonnik: Scr. Metall. et Mater., 1994, vol. 30, pp. 951-55.CrossRef [46] S. L. Semiatin, J. C. Soper, and I. M. Sukonnik: Scr. Metall. et Mater., 1994, vol. 30, pp. 951-55.CrossRef
47.
Zurück zum Zitat [47] S. L. Semiatin, J. C. Soper, and I. M. Sukonnik: Acta Mater., 1996, vol. 44, pp. 1979-86.CrossRef [47] S. L. Semiatin, J. C. Soper, and I. M. Sukonnik: Acta Mater., 1996, vol. 44, pp. 1979-86.CrossRef
48.
Zurück zum Zitat [48] S. L. Semiatin, P. N. Fagin, M. G. Glavicic, I. M. Sukonnik, and O. M. Ivasishin: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 299, pp. 225-34.CrossRef [48] S. L. Semiatin, P. N. Fagin, M. G. Glavicic, I. M. Sukonnik, and O. M. Ivasishin: Mater. Sci. Eng. A, 2001, vol. 299, pp. 225-34.CrossRef
49.
Zurück zum Zitat [49] R. W. Armstrong: Metall. Mater. Trans. B, 1970, vol. 1, pp. 1169-76. [49] R. W. Armstrong: Metall. Mater. Trans. B, 1970, vol. 1, pp. 1169-76.
50.
51.
Zurück zum Zitat [51] A. Lasalmonie and J. L. Strudel: J. Mater. Sci., 1986, vol. 21, pp. 1837-52.CrossRef [51] A. Lasalmonie and J. L. Strudel: J. Mater. Sci., 1986, vol. 21, pp. 1837-52.CrossRef
52.
53.
Zurück zum Zitat [53] J. C. Williams, B.S. Hickman, and H. L. Marcus: Metall. Mater. Trans. B, 1971, vol. 2B, pp. 1913-19. [53] J. C. Williams, B.S. Hickman, and H. L. Marcus: Metall. Mater. Trans. B, 1971, vol. 2B, pp. 1913-19.
54.
Zurück zum Zitat [54] S. Nag, R. Banerjee, R. Srinivasan, J. Y. Hwanga, M. Harper, and H. L. Fraser: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 2136-47.CrossRef [54] S. Nag, R. Banerjee, R. Srinivasan, J. Y. Hwanga, M. Harper, and H. L. Fraser: Acta Mater., 2009, vol. 57, pp. 2136-47.CrossRef
55.
Zurück zum Zitat [55] F. Prima, P. Vermaut, G. Texier, D. Ansel, and T. Gloriant: Scr. Mater., 2006, vol. 54, pp. 645-48.CrossRef [55] F. Prima, P. Vermaut, G. Texier, D. Ansel, and T. Gloriant: Scr. Mater., 2006, vol. 54, pp. 645-48.CrossRef
56.
57.
Zurück zum Zitat [57] M. Petrzhik: JPCS, 2013, vol. 438, pp. 012020-1‒5. [57] M. Petrzhik: JPCS, 2013, vol. 438, pp. 012020-1‒5.
58.
Zurück zum Zitat [58] W. Xu, D. P. Edwards, X. Wu, M. Stoica, M. Calin, U. Kühn, J. Eckert, and K. Xia: Scr. Mater., 2013, vol. 68, pp. 67-70.CrossRef [58] W. Xu, D. P. Edwards, X. Wu, M. Stoica, M. Calin, U. Kühn, J. Eckert, and K. Xia: Scr. Mater., 2013, vol. 68, pp. 67-70.CrossRef
59.
Zurück zum Zitat C. Zener: in Fracturing of Metals, G. Sachs and C. Zener, eds., ASM, Chicago, 1948, pp. 3–31. C. Zener: in Fracturing of Metals, G. Sachs and C. Zener, eds., ASM, Chicago, 1948, pp. 3–31.
60.
62.
Zurück zum Zitat [62] R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, and I. V. Alexandrov: Prog. Mater. Sci., 2000, vol.45, pp. 103-89.CrossRef [62] R. Z. Valiev, R. K. Islamgaliev, and I. V. Alexandrov: Prog. Mater. Sci., 2000, vol.45, pp. 103-89.CrossRef
63.
Zurück zum Zitat [63] K. Xia, J. T. Wang, X. Wu, G. Chen, and M. Gurvan: Mater. Sci. Eng. A, 2005, vol. 410, pp. 324-27.CrossRef [63] K. Xia, J. T. Wang, X. Wu, G. Chen, and M. Gurvan: Mater. Sci. Eng. A, 2005, vol. 410, pp. 324-27.CrossRef
Metadaten
Titel
Achieving Fine Beta Grain Structure in a Metastable Beta Titanium Alloy Through Multiple Forging-Annealing Cycles
verfasst von
Ahmad Zafari
Yunpeng Ding
Jianzhong Cui
Kenong Xia
Publikationsdatum
12.04.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 7/2016
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-016-3496-5

Weitere Artikel der Ausgabe 7/2016

Metallurgical and Materials Transactions A 7/2016 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.