Study of the mechanical behavior of metastable beta titanium alloys TMZFand Ti15%Mo during thermomechanical processing

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Stress-strain curves of two metastable beta titanium alloys, the Ti-15%Mo alloy and the TMZF alloy were evaluated. The curves were obtained from isothermal hot compression tests in a temperature range from 650 to 900 ° C, strain rates between 0.172 and 17.2 s-1 and also under continuous cooling. Hardening and softening phenomena that occurred during hot deformation were evaluated by means of stress x strain curves and microstructural analyzes. Based on the obtained data, constitutive equation’s constants of phenomenological models available in the literature were determined in order to evaluate their stress prediction ability. The evaluated models were the strain compensated Arrhenius equation model, modified Johnson-Cook model and modified Zerilli-Armstrong model. From the microstructural analyzes of the deformed samples, the occurrence of dynamic recovery phenomena was very pronounced, delaying the occurrence of dynamic recrystallization for the highest temperatures under the analyzed conditions. Through the energy dissipation efficiency maps and deformation instability maps it was possible to delimit regions of improved processing efficiency within the evaluated processing conditions. The athermic omega phase was present in all deformed samples; there was no alpha phase precipitation during deformation. It was not possible to obtain a processing condition that would make possible a completely recrystallized microstructure constituted by the beta phase for any of the processing conditions, since the regions of the analyzed samples did not show homogeneity and the recovery by formation of sub-grains occurred preferably in grain boundary regions, where a high density of dislocations was detected. Foram avaliadas curvas tensão x deformação de duas ligas de titânio beta metaestáveis, a liga Ti-15%Mo e a liga Ti-12%Mo-6%Zr-2%Fe. As curvas foram obtidas a partir de ensaios de compressão a quente isotérmicos em uma faixa de temperatura entre 650 e 900 °C, taxas de deformação entre 0,172 e 17,2 s-1 e também sob resfriamento contínuo. Os fenômenos de endurecimento e amaciamento ocorridos durante a deformação a quente foram avaliados por meio das curvas tensão x deformação e análises microestruturais. Com base nos dados obtidos, constantes de equações constitutivas de modelos fenomenológicos disponíveis na literatura foram determinadas para que a capacidade de predição da tensão fosse avaliada. Os modelos avaliados foram o do tipo equação de Arrhenius com compensação da deformação, o modelo de Johnson-Cook modificado e o de Zerilli-Armstrong modificado. Pelas análises microestruturais das amostras deformadas pôde-se concluir que a ocorrência de fenômenos de recuperação dinâmica ocorreu de maneira muito acentuada, retardando a ocorrência de recristalização dinâmica para as maiores temperaturas analisadas. Pelos mapas de eficiência de dissipação de energia e mapas de instabilidade de deformação foi possível delimitar regiões de melhor eficiência de deformação dentro das condições de processamento avaliadas. A fase ômega atérmica esteve presente em todas as amostras deformadas, porém não houve precipitação de fase alfa durante deformação. Não foi possível obter uma condição de processamento que possibilitasse uma microestrutura completamente recristalizada constituída pela fase beta nas condições analisadas, visto que as regiões das amostras analisadas não apresentaram homogeneidade e a recuperação por formação de subgrãos se deu preferencialmente em regiões de contornos de grão, onde foi detectada alta densidade de discordâncias empilhadas. CAPES: Código de Financiamento 001