Abstract Constrained groove pressing (CGP) is one of the best available sheet material processing technique for grain refinement and improving material properties without changing the original dimensions of the specimen. In this work, CGP is successfully performed on 10 mm thick mill-annealed Ti6Al4V plates at a temperature of 550 °C up to three passes. Microstructure studies reveal that grain size decreased from 18.81 μm in as received (AR) sample to 9.24 μm after third pass. XRD studies confirm the lattice strain and grain refinement phenomenon by peak shifting and broadening. Work hardening and grain refinement lead to increase in microhardness from 346 HV in AR to 392.1 HV, 365.9 HV and 371.4 HV in one pass, two pass and three pass CGP processed (CGPed) Ti6Al4V respectively. CGP leads to improvement of YS from 964.75 MPa in AR to 1085.01 MPa, 1068.11 MPa and 1078.63 MPa in one, two and three pass CGPed Ti6Al4V respectively. Similarly, UTS is observed to improve from 1014.12 MPa in AR to 1118.26 MPa, 1015.21 MPa, 1098.05 MPa in one, two and three pass CGPed Ti6Al4V respectively. SEM fractography reveals change in the mode of fracture of Ti6Al4V from ductile to ductile-brittle mode before and after the CGP process. Work hardening behavior of CGPed Ti6Al4V changes from stage III and IV to purely stage III along with initial instantaneous hardening rate increases after the first pass and decreases for the subsequent passes. CGP on Ti6Al4V alloy at 550 °C is found to have a significant effect on the stabilization of its microstructure and mechanical properties which can be useful for extending CGP for HCP alloys and their applications in aerospace and defense sector.

中文翻译：

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高温约束槽压道次数对Ti6Al4V合金组织演变及力学性能的影响

摘要 约束槽压制 (CGP) 是在不改变试样原始尺寸的情况下细化晶粒和改善材料性能的最佳可用板材加工技术之一。在这项工作中，CGP 在 10 毫米厚的轧机退火 Ti6Al4V 板上成功进行，温度为 550 °C，最多三道次。微观结构研究表明，晶粒尺寸从原样 (AR) 样品中的 18.81 μm 减小到第三次通过后的 9.24 μm。XRD 研究通过峰位移和加宽证实了晶格应变和晶粒细化现象。加工硬化和晶粒细化导致显微硬度从 AR 中的 346 HV 增加到 392.1 HV、365.9 HV 和 371.4 HV，其中一次、两道和三道 CGP 处理 (CGPed) Ti6Al4V。CGP 导致 YS 从 AR 中的 964.75 MPa 提高到 1085.01 MPa，1068.11 MPa 和 1078.63 MPa 在一、二和三道通过 CGPed Ti6Al4V。类似地，观察到 UTS 从 AR 中的 1014.12 MPa 分别提高到 1、2 和 3 道 CGPed Ti6Al4V 中的 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。一、二、三道CGPed Ti6Al4V分别为63 MPa。类似地，观察到 UTS 从 AR 中的 1014.12 MPa 分别提高到 1、2 和 3 道 CGPed Ti6Al4V 中的 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。一、二、三道CGPed Ti6Al4V分别为63 MPa。类似地，观察到 UTS 从 AR 中的 1014.12 MPa 分别提高到 1、2 和 3 道 CGPed Ti6Al4V 中的 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa。SEM 断口分析揭示了 Ti6Al4V 的断裂模式在 CGP 工艺前后从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。两个和三个分别通过 CGPed Ti6Al4V。类似地，观察到 UTS 分别从 AR 中的 1014.12 MPa 提高到 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa，分别通过一次、两次和三次 CGPed Ti6Al4V。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。两个和三个分别通过 CGPed Ti6Al4V。类似地，观察到 UTS 从 AR 中的 1014.12 MPa 分别提高到 1、2 和 3 道 CGPed Ti6Al4V 中的 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。AR 中的 12 MPa 到 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa，分别通过 CGPed Ti6Al4V 一次、两次和三次。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。AR 中的 12 MPa 到 1118.26 MPa、1015.21 MPa、1098.05 MPa，分别通过 CGPed Ti6Al4V 一次、两次和三次。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。SEM 断口分析揭示了在 CGP 工艺前后 Ti6Al4V 的断裂模式从韧性到韧性-脆性模式的变化。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。CGPed Ti6Al4V 的加工硬化行为从阶段 III 和 IV 变为纯阶段 III，初始瞬时硬化率在第一道次后增加，随后的道次降低。发现 Ti6Al4V 合金在 550 °C 下的 CGP 对其微观结构和机械性能的稳定性有显着影响，这可用于扩展 HCP 合金的 CGP 及其在航空航天和国防领域的应用。