置氢TC4合金室温轧制性能研究

发布时间：2020-05-19 07:21

【摘要】：随着近年来航空航天工业的迅猛发展,对钛合金板带材需求量急剧攀升,特别是对综合性能较好的TC4合金板带材需求量巨大。但是由于TC4合金在室温轧制过程中具有流动应力大,强度高、冷变形易开裂等特点,使得正常TC4板材在室温轧制生产中单道次压下量需小于20%,同时在轧制前后还需进行退火处理,这种生产方式严重影响到生产效率和成型板材的质量。本文针对现阶段TC4合金板材室温轧制变形难及繁琐的轧制生产工艺现象,提出了运用钛合金热氢处理技术来提高TC4合金室温轧制性能的方法。本文先对TC4合金热氢处理工艺(氢化温度、保温时间及稳定氢压)进行了系统的研究,结合合金在不同工艺下的吸氢量和合金的组织演变,得出氢处理工艺参数对TC4合金吸氢规律的影响。最后对不同氢含量的TC4合金试样进行OM、SEM、XRD、TEM分析,结合试样的显微硬度和室温轧制性能变化规律,研究了TC4合金热氢处理过程中的显微组织变化、相组成及其含量变化、氢化物生成等演变规律,获得TC4合金室温轧制变形的最佳热氢处理工艺参数。此外,还对TC4合金试样进行退火处理和置氢TC4合金试样的除氢工艺研究,研究了退火温度对其组织性能变化的影响和除氢工艺对TC4合金除氢效果及微观组织形貌的影响。实验结果表明:在TC4合金热氢处理工艺的研究中发现,氢化温度在750℃时,合金组织中相变明显且未发生明显粗化现象,同时合金具有较高的吸氢速率。在750℃氢化温度下,置氢保温时间为90min时,TC4合金组织氢分布均匀,宏观无明显浓度梯度,且晶粒无明显粗化。置氢TC4-xH合金中,随合金氢含量的增加,合金中相含量逐渐减少,相含量逐渐增多。同时在合金内部生成~′、~″和相,并且随着氢含量增加~′相含量逐渐减少,~″和相含量逐渐增多。对不同氢含量的TC4-xH合金轧制时发现,随着氢含量增加,合金的室温轧制极限变形率先增加后降低。在氢含量为0.9wt.%时,合金的室温轧制极限变形率达到最大值,比氢含量为0wt.%的TC4合金的室温轧制极限变形率分别提高了21.12%(750℃氢化温度下)和52.42%(850℃氢化温度下)。在TC4合金退火研究时发现,随着退火温度的升高合金硬度不断下降,当退火温度为850℃时,组织发生粗化,因此本文选择的最佳退火温度为800℃。对TC4-xH合金除氢时发现,在850℃除氢1h或750℃除氢4h,合金都能除氢完全且组织不发生粗化,考虑到加工效率,本文选择最佳除氢工艺为850℃除氢1h。
【图文】：

置氢TC4合金室温轧制性能研究

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氢处理,专用装置,钛合金,除氢

表 2.1 供应态 Ti-6Al-4V 合金化学成分（wt.%）Table 2.1 Chemical composition of as-received Ti-6Al-4V alloy (wt.%)Al V Fe C N O H T.0-6.2 4.15-4.18 㩳0.3 㩳0.1 0.034-0.035 0.062 0.0013 Ba处理实验处理实验分为两个部分：置氢实验和除氢实验。试样中氢含量氢前后质量差与置氢前质量的比值）来确定，以重量百分比 wt子天平选用 Shimadzu公司生产的 AUW220D 型高精度电子天平氢实验和除氢实验都是在自制的钛合金氢处理系统中进行的，图氢处理专用装置，系统主要包括真空系统、加热系统、氢气供成。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG335

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