BT25钛合金显微组织对力学性能的影响

发布时间：2020-01-19 11:08

【摘要】：BT-25钛合金是由前苏联开发的一种以α相为主的马氏体型α+β两相钛合金。试验数据表明,它具有较高的热稳定性和热强性,其名义成分为Ti-6.5Al-2Mo-1Zr-1Sn-1W-0.2Si,中国牌号为TC-25。通过添加合金元素锡(Sn)和高熔点的钨(W),使BT-25钛合金的热强性和耐热性得到很大提升,并且延长了使用寿命。BT-25钛合金具有较好的高温力学性能,在500℃以下工作时间可达6000 h,在550℃达3000 h,因此适用于制造航空发动机压气机零件。为了获得综合性能良好的飞机零件,本文通过改变固溶温度与冷却速度来达到控制合金显微组织的目的,因为钛合金中显微组织是决定钛合金性能的关键因素,经过热处理的显微组织中α相和β相的形态、尺寸及体积分数都随着热处理工艺的轻微改动而变化很大,使得钛合金的显微组织存在多样性。本文通过金相显微镜、扫描电镜及显微硬度仪等测试手段对比分析了不同固溶温度(990℃、1000℃、1010℃、1020℃)热处理对钛合金棒材显微组织的影响;从单相β相区以不同冷却速率(0.1℃/s、1℃/s、10℃/s、50℃/s)降至室温时所获得的不同组织并对以上的不同组织进行拉伸性能测试,探讨了BT25合金棒材显微组织与拉伸性能间的对应关系。两相钛合金的机械性能及变形能力很大程度上依赖于其显微组织,而细晶的等轴组织具有较好的室温塑性和疲劳性能,但是由于钛合金片状组织过于稳定无法同钢一样通过循环退火得到晶粒细小的等轴组织,因此研究两相钛合金通过热变形的方式获得等轴化组织以及片状α相分解规律和是非常必要的。本文采用B?hr DIL805A/D高精度差分膨胀仪,先将具有不均匀等轴组织的改锻组织转变成具有相同片层厚度的片层组织,通过单向热压缩试验对BT25钛合金片状组织进行变形量为20%,40%和60%,变形温度为940℃,应变速率分别为0.1s-1,0.01s-1,0.001s-1的热压缩实验。然后通过OM,SEM和Image-Pro Plus软件观察分析经过热压缩后的组织,最后得出热变形过程中片状组织向等轴组织转变的规律,获得并分析了真应力一真应变曲线。热压缩真实应力一应变曲线表现出的软化主要是由形变促进相变和动态再结晶导致的。通过对热压缩后显微组织的观察分析发现,变形程度对BT25钛合金片层组织的等轴化过程有重要影响。随着变形量的增大,动态再结晶晶粒的体积分数增加,片层组织等轴化的程度增加。当应变速率在0.001s-1~0.1s-1区间时,应变速率越慢,试样的等轴化程度越高。最后得出BT25钛合金的等轴化两种规律:(1)β相楔入α片层内亚晶界或动态再结晶等轴晶粒晶界,将α片层分解成若干小片层,小片层再通过原子扩散实现等轴化;(2)平行于压应力方向上,由于失稳,片状α相发生片层弯折,过大的弯折使α片层分解成若干小片层,小片层再通过原子扩散实现等轴化。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23

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本文编号：2571060