TB8钛合金热变形行为及预时效对其超塑性的影响研究

发布时间：2017-09-08 21:01

  本文关键词：TB8钛合金热变形行为及预时效对其超塑性的影响研究

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【摘要】：TB8是一种超高强度亚稳定β钛合金,在航空航天领域对于有温度要求的结构件方面应用广泛。热变形后的显微组织直接影响结构件的性能,因此研究钛合金热变形行为对获得组织和性能优良的结构件具有重要意义。较高的β稳定元素含量决定TB8钛合金的超塑性较低,能否在超塑性变形前通过对其进行某种处理,使TB8钛合金获得更好的超塑性,使这类材料在超塑性成形领域应用更为广泛。本文通过对TB8钛合金在温度750～900℃、应变速率0.001～10 s~(-1)条件下的热模拟压缩实验,研究其高温塑性变形行为和显微组织演变规律,并运用压缩实验数据建立加工图获得较佳的热加工工艺参数。通过对TB8钛合金进行不同参数的预时效处理,然后再进行超塑性拉伸试验,获得超塑性延伸率及拉伸试验后不同部位显微组织的变化规律,得到最大延伸率时所对应的预时效工艺参数。主要研究工作如下:(1)根据热模拟压缩实验数据,建立TB8钛合金流变应力的本构方程,得到该合金在此变形参数范围内的热变形激活能Q=284.65 KJ/mol,对该模型进行验证,发现该模型精确度较高。研究该合金显微组织演变规律,发现在两相区变形时,无论应变速率如何变化,显微组织始终呈现出发生动态回复后的带状组织。只有在单相区、较低应变速率下才发生明显动态再结晶而呈现出晶粒细小且均匀的等轴组织。在单相区、高应变速率条件下晶粒沿着垂直于变形方向被压扁拉长,此时以动态回复作为主要软化机制。(2)构建TB8钛合金基于Prasad和Murty判据下的加工图,预测失稳变形区在两相区和高应变速率条件下,失稳变形区为:温度750～780℃,应变速率0.03～10s~(-1);温度780～900℃,应变速率0.35～10s~(-1)。在失稳变形区,显微组织呈现出带状组织、局部流动、β晶粒不均匀变形等失稳缺陷。稳定变形区在单相区且较低应变速率条件下,较佳的稳定变形区是:温度815～885℃,应变速率0.03～0.1 s~(-1)。在稳定变形区时,呈现出发生明显动态再结晶后的等轴组织。(3)总结不同预时效温度、时间对超塑性延伸率和断口部位组织的影响,获得TB8钛合金最佳超塑性时所对应的预时效工艺参数为:520℃,40min,此时的超塑性延伸率高达362%。较相同拉伸温度840℃、低一个数量级的应变速率10-4 s~(-1)条件时(未预时效处理),延伸率更高,提高了超塑性成形效率,且拉伸断口部位的组织晶粒细小。
【关键词】：TB8钛合金 热变形行为 加工图 预时效 超塑性
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V252.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 β 钛合金概述9-11
• 1.2.1 β 钛合金的分类及特点9
• 1.2.2 TB8钛合金的概述9-11
• 1.3 钛合金热变形行为研究11-13
• 1.3.1 材料在热变形时的流变应力与软化机制关系分析11-12
• 1.3.2 显微组织演变规律12-13
• 1.3.3 变形区的预测13
• 1.4 钛合金的超塑性研究13-14
• 1.5 预时效工艺研究现状14-15
• 1.6 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 实验材料及实验方法17-22
• 2.1 引言17
• 2.2 实验材料17-18
• 2.2.1 实验材料17-18
• 2.3 实验方法18-22
• 2.3.1 热模拟压缩实验18-19
• 2.3.2 预时效实验及超塑性拉伸试验19-20
• 2.3.3 显微组织观察20-22
• 第三章 TB8钛合金热变形行为研究22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 热变形参数对TB8钛合金流变应力的影响22-25
• 3.2.1 温度对流变应力的影响22-24
• 3.2.2 应变速率对流变应力的影响24-25
• 3.3 建立TB8钛合金流变应力数学模型25-30
• 3.3.1 建立流变应力数学模型25-29
• 3.3.2 TB8钛合金流变应力模型的验证29-30
• 3.4 热变形参数对TB8钛合金显微组织的影响30-35
• 3.4.1 变形温度对显微组织的影响30-31
• 3.4.2 应变速率对显微组织的影响31-34
• 3.4.3 变形程度对显微组织的影响34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第四章 TB8钛合金加工图的构建及分析37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 热加工图理论介绍37-38
• 4.2.1 原子论模型37-38
• 4.2.2 基于动态材料模型38
• 4.3 加工图中变形区的判据38-40
• 4.3.1 Prasad判据39
• 4.3.2 Murty判据39-40
• 4.4 基于Prasad判据的TB8钛合金加工图40-43
• 4.4.1 构建加工图的方法40
• 4.4.2 分析基于Prasad判据的加工图40-43
• 4.5 基于Murty判据的TB8钛合金加工图43-48
• 4.5.1 构建加工图43
• 4.5.2 分析基于Murty判据的加工图43-48
• 4.6 本章小结48-50
• 第五章 预时效对TB8钛合金延伸率及拉伸后组织的影响50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 TB8钛合金的超塑性50-52
• 5.3 预时效工艺参数对TB8钛合金超塑性延伸率的影响52-56
• 5.3.1 预时效时间对TB8钛合金超塑性延伸率影响52-53
• 5.3.2 预时效温度对TB8钛合金超塑性延伸率影响53-56
• 5.4 预时效工艺对TB8钛合金超塑性拉伸后不同部位组织的影响56-60
• 5.4.1 预时效时间对TB8钛合金超塑性拉伸后不同部位组织的影响56-58
• 5.4.2 预时效温度对TB8钛合金超塑性拉伸后不同部位组织的影响58-60
• 5.5 TB8钛合金获得最佳超塑性时的预时效工艺60
• 5.6 本章小结60-62
• 第六章 结论与展望62-65
• 6.1 结论62-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 发表论文和参加科研情况69-70
• 致谢70

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