TC21钛合金片层组织的等轴化行为研究

发布时间：2017-10-18 07:11

  本文关键词：TC21钛合金片层组织的等轴化行为研究

  更多相关文章： TC21钛合金 片层α相 变形参数 等轴化 微观组织

【摘要】：TC21钛合金是一种新型的损伤容限型钛合金,因其高强度、高韧性等特点,被广泛应用于航空材料的结构件。因钛合金片层组织具有很强的高温组织稳定性,且导热性能差,在α+β相区变形易产生缺陷,会导致变形困难,很难获得较为理想的加工件,因此需在α+β相区进行大塑性变形来实现等轴化。本文主要对片层TC21钛合金,在变形温度760℃~920℃、应变0.16~0.91和应变速率0.001s-1~10s-1范围内进行等温恒应变速率热压缩实验,绘制出该合金在不同变形参数下的应力-应变曲线,并利用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜分析了变形参数对变形组织的影响规律,研究了片层组织的等轴化机理,建立了等轴化动力学模型。分析流动应力曲线得出:应变在很小值时,流动应力已经达到峰值,随应变增大,流动应力降低,温度和应变速率对其也有一定的影响。通过金相显微镜对变形组织进行分析发现,在TC21钛合金片层组织等轴化进程中,变形参数的影响非常大。温度升高,α相的等轴化百分比和等轴化的α相直径增大,但高温容易产生相变,使α相体积减少;应变速率主要影响的是等轴化百分比和α相的形态,高应变速率下易产生局部流动和绝热剪切带等缺陷,低应变速率下的缺陷基本消失,且片层组织等轴化非常明显;在应变逐渐增大的条件下,片层α相形态开始发生改变,先变为长条状或弯折状,最后分离,形成等轴组织。获得TC21钛合金等轴化的较为合理的变形参数范围:温度为880℃~920℃,应变速率0.001s-1~0.01s-1和应变0.59~0.91。通过扫描电镜、透射电镜对片层TC21钛合金等轴化机理分析发现,片层α相等轴化是扩散和形变机制共同作用的结果。在应变速率低的情况下,位错滑移可以弥补变形所产生的缺陷,并且将片层分割,形成亚晶组织。在应变速率高的情况下,易出现形变孪晶,β相沿孪晶形成的α/α界面楔入,导致其分离,实现等轴化。片层α相的弯折与平直分离也是导致等轴化的一个因素。扩散贯穿片层TC21钛合金等轴化的整个过程,且易发生在晶界和位错等缺陷处,因为在这个位置的结构复杂,原子的排列不规则等原因。通过分析变形参数对TC21钛合金片层α相等轴化规律影响,建立了α相等轴化动力学模型,在该模型中,α相等轴化百分比的实验值与计算值基本吻合,能够表征TC21钛合金等轴化动力学过程。
【关键词】：TC21钛合金 片层α相 变形参数 等轴化 微观组织
【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】：TG146.23
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 钛及钛合金简介8-11
• 1.1.1 钛合金的分类8-9
• 1.1.2 α+β型钛合金的微观组织与性能9-10
• 1.1.3 钛合金的发展趋势及应用10-11
• 1.1.3.1 钛合金的发展趋势10-11
• 1.1.3.2 钛合金的应用11
• 1.2 TC21钛合金的研究现状11-12
• 1.3 钛合金片层组织等轴化（球化）研究现状12-13
• 1.4 钛合金片层组织等轴化（球化）机制概述13-16
• 1.4.1 Rayleigh表面张力扰动模型13
• 1.4.2 动态再结晶模型13-14
• 1.4.3 晶界分离模型14-15
• 1.4.4 板条剪切模型15-16
• 1.4.5 其它等轴化模型16
• 1.5 本文研究目的及研究内容16-17
• 第2章 实验材料与方法17-20
• 2.1 实验材料17
• 2.2 实验方法17-18
• 2.3 组织观察与分析18-20
• 2.3.1 金相显微镜分析18
• 2.3.2 扫描电镜分析18
• 2.3.3 透射电镜分析18-20
• 第3章 变形参数对TC21钛合金流动应力及变形组织的影响20-42
• 3.1 变形参数对TC21钛合金流动应力的影响20-26
• 3.1.1 变形温度对流动应力的影响20-24
• 3.1.2 应变速率对流动应力的影响24-26
• 3.2 变形参数对TC21钛合金变形组织及等轴化规律的影响26-40
• 3.2.1 温度对片层组织TC21钛合金变形组织及等轴化过程的影响26-31
• 3.2.2 应变速率对TC21钛合金变形组织及等轴化过程的影响31-36
• 3.2.3 应变对TC21钛合金变形组织及等轴化过程的影响36-40
• 3.3 本章小结40-42
• 第4章 片层TC21钛合金的等轴化机理及动力学行为42-57
• 4.1 片层α相发生等轴化位置42-43
• 4.2 片层α相内的透射分析43-44
• 4.3 片层α相的弯折分离44-46
• 4.4 β相楔入α相导致平直分离46-51
• 4.4.1 β相楔入α晶界46-47
• 4.4.2 β相楔入片层α相内47-51
• 4.5 片层TC21钛合金的的等轴化动力学行为51-56
• 4.5.1 片层TC21钛合金的热变形激活能51-53
• 4.5.2 等轴化的临界应变53-54
• 4.5.3 等轴化动力学模型的建立54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士期间发表的论文63-64
• 致谢64-65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李士凯;;钛合金双片层组织对性能的影响[J];材料开发与应用;2011年06期

2 张成军;傅恒志;徐达鸣;郭景杰;苏彦庆;;双相γ+α_2钛合金片层承载力的数学模型及预测[J];材料科学与工艺;2008年01期

3 宋鸿武;张士宏;程明;李臻熙;曹春晓;包春玲;;钛合金片层组织两相区变形时的流动软化机理分析[J];金属学报;2011年04期

4 霍咚梅;李树奎;范群波;;片层组织特征对Ti-6Al-4V-4Zr-Mo合金准静态及动态变形行为的影响(英文)[J];稀有金属材料与工程;2013年03期

5 丁晓非,谢忠东,刁有明,王富岗;片层组织晶粒尺寸对TiAl-14.3Nb合金抗氧化性的影响[J];大连水产学院学报;2004年01期

6 张鉴;;钛合金片层组织生长相场的大规模并行模拟[J];华中科技大学学报(自然科学版);2011年S1期

7 夏少华;王佳;田刚;王经涛;;剪切应变模式下超细共析片层组织演变研究[J];兵器材料科学与工程;2006年01期

8 门菲;王忠堂;宋鸿武;程明;张士宏;;TC11合金片状组织球化规律的研究[J];机械工程与自动化;2008年02期

9 党薇;薛祥义;李金山;胡锐;朱知寿;张丰收;周廉;;TC21合金片层组织特征对其断裂韧性的影响[J];中国有色金属学报;2010年S1期

10 田飞;曾卫东;马雄;王凯旋;邵一涛;周义刚;;基于定量金相学的TC17钛合金片层组织取向行为分析[J];稀有金属材料与工程;2012年06期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 党薇;薛祥义;李金山;胡锐;朱知寿;张丰收;周廉;;TC21合金片层组织特征对其断裂韧性的影响[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

2 王凯旋;曾卫东;赵永庆;徐斌;田飞;朱艳春;张尧武;周义刚;;TC17钛合金片层组织动态球化的神经网络预测模型[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

3 吴成宝;杨合;孙志超;樊晓光;;片层组织TA15钛合金的热变形行为及组织球化[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集（上册）[C];2010年

4 刘新芹;谭成文;才鸿年;;Ti6A14V片层组织对绝热剪切敏感性的影响[A];2007年全国博士生学术论坛（材料科学与工程学科）论文集[C];2007年

5 王凯旋;曾卫东;赖运金;邵一涛;田飞;赵永庆;周义刚;;Ti-17钛合金高温流变行为及组织演变[A];第六届华北（扩大）塑性加工学术年会文集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李臻熙;TiAl基合金组织控制对力学性能的影响[D];北京航空材料研究院;2000年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 万亚昌;TC21钛合金片层组织的等轴化行为研究[D];南昌航空大学;2016年

2 郑循强;TiAl籽晶制备及定向全片层组织的研究[D];西北工业大学;2005年

3 邓文斌;TC11合金热变形组织演变模型及有限元软件的开发应用[D];太原科技大学;2009年

4 张智;CT20钛合金的组织与性能控制[D];西安建筑科技大学;2011年

5 王巍;Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.2B-Y合金的组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

6 张慧儒;TC11钛合金热压缩变形行为与组织和织构演变研究[D];华南理工大学;2011年

7 张鹏;粉末冶金制备Ti-45Al-5Nb合金工艺及其组织性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

8 张伟;金锡共晶合金热压缩变形行为和加工性能的研究[D];云南大学;2014年

9 康雷;TC11钛合金热变形行为及疲劳性能的研究[D];东北大学;2012年

10 柴东;电磁冷坩埚连续熔铸钛铝铌合金研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

，

本文编号：1053639