片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金高温不均匀塑性变形行为研究

发布时间：2020-08-20 22:42

【摘要】：TiAl基合金由于具有良好的高温性能、抗蠕变性能以及质轻等优点而得到广泛应用,但在实际应用中仍然存在塑性低、热加工难度大等缺点。本文通过循环热处理工艺对原始铸态粗大的片层组织进行细化。分别对原始铸态组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,双相区三次回火后的组织以及双相区四次回火+固溶处理后的细小片层组织的高温压缩过程进行了有限元模拟并进行高温压缩实验。基于Cockroft-Lathem准则计算热处理获得的小片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的临界损伤因子,得到的主要结论如下:通过快速加热-冷却循环热处理工艺,将晶粒尺寸为1200μm的铸态组织进行细化,得到晶粒尺寸为250μm左右的小片层组织,硬度值从250HV_(0.5)提高至280HV_(0.5)左右。对不同组织状态Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在1050℃,0.01s~(-1)下的变形过程有限元模拟结果表明:应变最大值主要分布在大变形区,应力及损伤最大值均分布在自由变形区;小片层组织应变、应力场及损伤分布最均匀,铸态组织应变、应力场及损伤分布最不均匀。当变形量为60%时铸态组织自由变形区损伤最大值达到2.87,小片层组织自由变形区的损伤最大值为0.47。不同组织状态合金变形后组织再结晶程度均为大变形区自由变形区难变形区,且经热处理获得的细小片层组织各变形区再结晶最充分。小片层组织合金在高温低应变速率下(1200℃,0.001s~(-1))变形时应变场、应力场以及损伤分布最均匀,变形量为60%时自由变形区的损伤最大值仅为0.37,低温高应变速率(1100℃,0.1s~(-1))下应变场均、应力场及损伤分布不均匀现象严重,自由变形区的损伤最大值达到3.32,合金对变形温度和应变速率较敏感,降低应变速率升高变形温度有利于合金变形均匀和减小损伤。小片层组织合金在低温高应变速率下变形时各变形区组织再结晶程度差异较大,高温低应变速率下变形时各变形区组织再结晶进行较为充分,降低应变速率升高变形温度有利于小片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金弱化各变形区组织分布不均匀现象,促进各变形区组织再结晶进行完全。基于Cockroft-Lathem准则计算了小片层组织Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在不同热变形参数下的临界损伤因子并进行了微观组织验证,结果表明临界损伤因子在0.205~1.817范围内变化,在高温低应变速率下(1200℃,0.001s~(-1))临界损伤因子变化范围为0.205~0.214,低温高应变速率下(1100℃,0.1s~(-1))临界损伤因子变化范围为1.736~1.817。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.23;TG156

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本文编号：2798534