TC18钛合金形变热处理工艺研究

发布时间：2017-04-09 10:20

  本文关键词：TC18钛合金形变热处理工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：形变热处理工艺是钛合金材料加工的重要工艺方法之一,通过形变热处理工艺可以对钛合金的组织性能产生很大的影响,尤其对α-β双相钛合金的影响效果尤为显著,因此对TC18钛合金进行形变热处理工艺的研究具有重要意义。本论文在前人研究的基础上,结合攀钢集团江油长城特殊钢有限公司钛业分公司(以下简称“攀长特”)的实际生产状况,研究了形变热处理工艺对TC18钛合金变形行为和微观组织的影响,以期为“攀长特”钛合金棒材产品的锻造工艺的制定提供理论依据,并用于指导实际生产。本文通过Gleeble热模拟实验,获得了TC18钛合金热压缩变形的真应力-真应变曲线,探讨了变形温度和应变速率等热变形参数对合金流动应力的影响,建立了峰值应力与变形温度和对数应变速率的关系图,探讨了峰值应力与变形温度和应变速率的关系,得出了以下两点结论：1、热变形过程中流动应力的软化机制有动态回复和动态再结晶两种。动态回复可以在各个变形条件下发生,而动态再结晶只有在较高的温度和低应变速率(875℃,ε≤0.1s-1)和(850℃C,ε=0.01s-1)条件下才可以发生。2、当变形速率一定时,峰值应力随变形温度的升高而降低,且在p相区比在α+p相区降低的更快。当变形温度一定时,峰值应力随应变速率的增加而增大,且变形温度越低,峰值应力对应变速率的变化越敏感。对变形后的试样进行后续热处理,并采用金相显微镜观测其微观组织,分析了各变形参数对合金微观组织的影响,得出以下结论：在875℃,ε≤0.1 s-1变形时,动态再结晶较充分,热处理后形成细小均匀的组织；当ε=1 s-1,动态再结晶率较低,热处理后沿晶界析出片状α相,导致组织粗大。在850℃变形时,再结晶非常困难,随应变速率的增加,导致位错等亚结构的密度不断增大,在随后的热处理过程中大量形核并生长成细小的双态组织。在820℃变形时,微观组织对应变速率的变化不敏感,均能得到细小均匀的微观组织。为了更好的模拟实际锻造过程,在Gleeble热模拟仪上进行两阶段不同温度下的双道次热压缩工艺,道次间保温30 min。采用金相显微镜和SEM电镜观测其微观组织,分析了双道次变形对微观组织的影响。发现增大变形量或降低变形温度,会导致α相的形变亚结构的密度增大,热处理时β相沿亚结构边界生长细化了a相,得到细小均匀的微观组织。对变形态合金进行双重退火+时效处理：(830℃×2h,FC)+(750℃×2h,FC) +(570℃×4h,WC),并采用金相显微镜对每阶段保温后的微观组织进行观测,研究发现,过饱和的β固溶体在热处理过程中会析出α相,随析出温度的降低,α相的尺寸逐渐减小,形貌特征从块状或片状向短棒状和针状发展。在采用SEM电镜对热处理后的微观组织进行检测的过程中,发现初始α相内分布着某种微小颗粒,并对其进行了分析讨论,得出其可能是Ti3Al相的结论。
【关键词】：TC18钛合金 形变热处理 变形机制 微观组织
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.5;TG146.23
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-23
• 1.1 绪论10-17
• 1.1.1 钛及钛合金概述10-11
• 1.1.2 钛及钛合金的晶体结构11
• 1.1.3 钛及钛合金的塑性变形11-12
• 1.1.4 钛及钛合金的分类12-16
• 1.1.5 钛及钛合金的应用16-17
• 1.2 钛合金的形变热处理工艺17-18
• 1.2.1 钛合金的锻造17-18
• 1.2.2 锻造工艺对钛合金性能的影响18
• 1.2.3 钛合金的热处理18
• 1.3 TC18钛合金简述18-21
• 1.3.1 TC18钛合金简介18-19
• 1.3.2 国内外对TC18钛合金的研究现状19-21
• 1.4 选题依据、研究意义及主要内容21-23
• 1.4.1 选题依据21
• 1.4.2 研究意义与主要内容21-23
• 第2章 实验材料及方法23-28
• 2.1 实验材料23-24
• 2.2 实验方法24-25
• 2.3 组织表征与分析25-28
• 2.3.1 金相分析25-26
• 2.3.2 SEM电镜分析26-27
• 2.3.3 组织参数测量27
• 2.3.4 XRD物相分析27-28
• 第3章 单道次热压缩工艺对TC18钛合金的影响28-43
• 3.1 相变点测定28-31
• 3.2 单道次热压缩变形实验方案31
• 3.3 结果与讨论31-41
• 3.3.1 TC18钛合金的流动应力-应变曲线31-33
• 3.3.2 流变曲线的峰值应力33-36
• 3.3.3 TC18钛合金变形过程中的软化机制36-38
• 3.3.4 热变形参数对TC18钛合金微观组织的影响38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 双道次变形工艺对TC18钛合金的影响43-51
• 4.1 双道次热压缩变形实验方案43-45
• 4.2 结果与讨论45-50
• 4.2.1 双道次变形对TC18钛合金微观组织的影响45-48
• 4.2.2 双道次变形对α相的影响48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 热处理对TC18钛合金微观组织的影响51-57
• 5.1 热处理实验方案51
• 5.2 结果与讨论51-56
• 5.2.1 热处理过程中的相变51-52
• 5.2.2 变形组织在热处理过程中的演变52-54
• 5.2.3 热处理对初始α相中微小颗粒的影响54-56
• 5.3 本章小结56-57
• 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 攻读学位期间取得学术成果63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 赵永庆,曲恒磊,冯亮,杨海瑛,李辉,张颖楠,郭红超,黄定坤;高强高韧损伤容限型钛合金TC21研制[J];钛工业进展;2004年01期

2 张绪虎;单群;陈永来;杜志惠;;钛合金在航天飞行器上的应用和发展[J];中国材料进展;2011年06期

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本文编号：295044