TC4钛合金热处理强化工艺及相变行为研究
发布时间：2021-01-02 15:41
钛合金因其具有高的比强度、良好的塑性及韧性、优异的耐腐蚀性以及高温稳定性,从而受到航天航空、海洋工程以及石油化工等领域的青睐。为了满足各领域对于钛合金的性能要求,新型钛合金的研制以及对现有钛合金性能潜力的充分挖掘便成为了当前研究热点。本文以现有TC4钛合金为研究对象,通过采用热处理强化的手段来提升TC4钛合金力学性能,从而充分挖掘其使用性能,扩展其使用范围,研究结果对于TC4钛合金力学性能的提升具有重要的实际应用价值。本文首先对TC4钛合金材料的成分以及相变点温度进行了实测,在此基础上制定了固溶处理工艺以及时效处理工艺,通过采用XRD、SEM、TEM以及力学性测试等手段,探究了固溶处理过程中的固溶温度、固溶时间以及冷却方式对于微观组织及相成分的影响,分析了时效处理过程中时效温度和时效时间对于微观组织以及力学性能的影响,得到了TC4钛合金固溶-时效热处理过程中的析出强化机制。其次,开展了固溶处理过程中加热阶段和连续冷却阶段的相变行为研究,分别研究了不同加热速率对于加热过程中α→β相变行为的影响以及不同冷却速率对于冷却过程中β→α或β→α′相变行为的影响,并基于修订的JMA模型建立了加热过...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原始材料
e) 980℃ f) 990℃图 2-2 连续升温金相法测得的 TC4 显微组织2.2 试验方案2.2.1 钛合金热处理强化试验固溶处理试验采用线切割从TC4钛合金板材上截取11mm 11mm 20mm的小方柱形样品，经砂纸对其表面切割痕迹进行打磨后，在箱式电阻炉中进行加热，具体热处理试验方案如图2-3 a)所示。固溶处理温度选取890℃、910℃、930℃、950℃的α+β相区进行固溶，以及970℃的β单相区进行固溶；固溶处理时间选取30min、60min、90min；冷却方式选择空冷和水冷。时效处理试验采用线切割从经过930℃保温1h水冷固溶处理后的TC4钛合金板材上截取70mm 12mm 20mm的块状形样品，经砂纸对其表面切割痕迹进行打磨后，在箱式电阻炉中进行加热，具体试验方案如图2-3 b)所示。时效温度分别为400℃、
2.2.2 热膨胀试验热膨胀试验采用L78 RITA 热膨胀变形/相变测试仪热膨胀快速相变仪进行，试样尺寸要求如图2-4 a)所示，试验仪器如图2-4 b)所示。L78 RITA热膨胀快速相变仪采用高频感应加热和气体喷雾冷却来实现温度的精确控制，最大加热速率为100℃/s，控温精度为 1℃，最大冷却速率可达100℃/s，加热过程中通入氩气作为保护气体。热膨胀试验主要用于研究TC4钛合金在固溶处理+时效处理过程中不同阶段的相变行为，如加热升温过程中的相变行为以及冷却过程中的相变行为。a)热膨胀试样尺 b) L78 RITA 热膨胀变形/相变测试仪图 2-4 热膨试样尺寸及热膨胀仪1) 固溶处理加热阶段热膨胀试验表 2-3 固溶处理加热阶段热膨胀试验方案加热速率/℃/s 加热温度℃（保温时间） 冷却速率/℃/s0.1 1150(10
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC18钛合金热处理过程中α相的等轴化行为[J]. 李佳潼,刘冉,朱远志,时鹏程. 金属热处理. 2018(08)
[2]Ti-1300合金等温时效过程中相结构和组织转变[J]. 万明攀,马瑞,赵永庆,雷旻. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[3]高温钛合金的研究现状及其发展[J]. 黄栋,杨绍利,马兰,廖鑫,朴荣勋. 钢铁钒钛. 2018(01)
[4]固溶处理对Ti60合金组织及拉伸性能的影响[J]. 罗文忠,孙峰,赵小花,张晓园,雷锦文. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[5]钛合金的应用进展[J]. 原国森,兖利鹏,韩艳艳. 热加工工艺. 2017(04)
[6]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[7]钛及钛合金在国外舰船上的应用[J]. 钱江,王怡,李瑶. 舰船科学技术. 2016(11)
[8]固溶时效工艺对TC4钛合金冲击性能的影响[J]. 谭国寅,吴云峰,杨钢,孙彦华,岳有成. 铸造技术. 2016(05)
[9]固溶温度对TA19钛合金显微组织和力学性能的影响[J]. 徐建伟,边丽虹,薛强,曾卫东. 钛工业进展. 2015(06)
[10]医用钛合金的研究及应用现状[J]. 王运锋,何蕾,郭薇. 钛工业进展. 2015(01)
博士论文
[1]Ti60钛合金相变动力学及组织演变研究[D]. 孙峰.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]固溶—时效对热轧态TC18钛合金显微组织、力学性能和织构的影响[D]. 邓喆.中南大学 2014
[2]Ti-55531钛合金连续升温过程的相变研究[D]. 王广楠.中南大学 2014
本文编号：2953178
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原始材料
e) 980℃ f) 990℃图 2-2 连续升温金相法测得的 TC4 显微组织2.2 试验方案2.2.1 钛合金热处理强化试验固溶处理试验采用线切割从TC4钛合金板材上截取11mm 11mm 20mm的小方柱形样品，经砂纸对其表面切割痕迹进行打磨后，在箱式电阻炉中进行加热，具体热处理试验方案如图2-3 a)所示。固溶处理温度选取890℃、910℃、930℃、950℃的α+β相区进行固溶，以及970℃的β单相区进行固溶；固溶处理时间选取30min、60min、90min；冷却方式选择空冷和水冷。时效处理试验采用线切割从经过930℃保温1h水冷固溶处理后的TC4钛合金板材上截取70mm 12mm 20mm的块状形样品，经砂纸对其表面切割痕迹进行打磨后，在箱式电阻炉中进行加热，具体试验方案如图2-3 b)所示。时效温度分别为400℃、
2.2.2 热膨胀试验热膨胀试验采用L78 RITA 热膨胀变形/相变测试仪热膨胀快速相变仪进行，试样尺寸要求如图2-4 a)所示，试验仪器如图2-4 b)所示。L78 RITA热膨胀快速相变仪采用高频感应加热和气体喷雾冷却来实现温度的精确控制，最大加热速率为100℃/s，控温精度为 1℃，最大冷却速率可达100℃/s，加热过程中通入氩气作为保护气体。热膨胀试验主要用于研究TC4钛合金在固溶处理+时效处理过程中不同阶段的相变行为，如加热升温过程中的相变行为以及冷却过程中的相变行为。a)热膨胀试样尺 b) L78 RITA 热膨胀变形/相变测试仪图 2-4 热膨试样尺寸及热膨胀仪1) 固溶处理加热阶段热膨胀试验表 2-3 固溶处理加热阶段热膨胀试验方案加热速率/℃/s 加热温度℃（保温时间） 冷却速率/℃/s0.1 1150(10
【参考文献】：
期刊论文
[1]TC18钛合金热处理过程中α相的等轴化行为[J]. 李佳潼,刘冉,朱远志,时鹏程. 金属热处理. 2018(08)
[2]Ti-1300合金等温时效过程中相结构和组织转变[J]. 万明攀,马瑞,赵永庆,雷旻. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[3]高温钛合金的研究现状及其发展[J]. 黄栋,杨绍利,马兰,廖鑫,朴荣勋. 钢铁钒钛. 2018(01)
[4]固溶处理对Ti60合金组织及拉伸性能的影响[J]. 罗文忠,孙峰,赵小花,张晓园,雷锦文. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[5]钛合金的应用进展[J]. 原国森,兖利鹏,韩艳艳. 热加工工艺. 2017(04)
[6]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[7]钛及钛合金在国外舰船上的应用[J]. 钱江,王怡,李瑶. 舰船科学技术. 2016(11)
[8]固溶时效工艺对TC4钛合金冲击性能的影响[J]. 谭国寅,吴云峰,杨钢,孙彦华,岳有成. 铸造技术. 2016(05)
[9]固溶温度对TA19钛合金显微组织和力学性能的影响[J]. 徐建伟,边丽虹,薛强,曾卫东. 钛工业进展. 2015(06)
[10]医用钛合金的研究及应用现状[J]. 王运锋,何蕾,郭薇. 钛工业进展. 2015(01)
博士论文
[1]Ti60钛合金相变动力学及组织演变研究[D]. 孙峰.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]固溶—时效对热轧态TC18钛合金显微组织、力学性能和织构的影响[D]. 邓喆.中南大学 2014
[2]Ti-55531钛合金连续升温过程的相变研究[D]. 王广楠.中南大学 2014
本文编号：2953178
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