Ti-10Mo-1Fe合金的变形机制研究
发布时间：2021-04-06 03:06
钛合金比强度高、耐蚀性好、生物相容性,因而被广泛应用于航空航天、能源化工、生物医学等领域。部分Ti-Mo系β钛合金的室温塑性变形机制较为特殊,具有良好的力学性能和优异的室温加工性能。不同热处理工艺处理后,β钛合金的变形前初始组织不同,室温变形机制不同,合金力学性能出现较大差异。本文以近β钛合金Ti-10Mo-1Fe为研究对象,研究了晶粒尺寸、变形前初始组织、变形方式对合金变形机制和力学性能的影响。固溶水冷合金的主要室温变形机制是{332}<113>孪生和应力诱导斜方马氏体α"相,变形后期逐渐转变为位错滑移;变形过程中还有少量应力诱导ω相、{112}<111>孪晶生成。固溶水冷合金强度适中,室温延伸率极高,这主要是由于变形过程中生成的{332}<113>孪晶起到了动态细化晶粒的作用。合金拉伸/压缩强度受到细晶强化和孪晶强化的综合作用,相变温度以上810℃、840℃固溶合金细晶强化效果明显,孪晶强化效果略弱;900℃固溶合金反之;870℃固溶合金两者综合效果较好,合金的压缩/拉伸强度较高、延伸率适中。相变温度以下780℃固溶合金强度升高,延伸率降低,性能...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
TB9合金室温压缩应变量为19%的SEM组织[26]
西安建筑科技大学硕士学位论文3移所需的临界分切应力远小于孪生。体心立方金属室温变形时具有12个滑移系，滑移面为{110}，滑移方向是<111>[25]。关于β钛合金的研究表明，TB9[26]、Ti-10Mo-3Fe、Ti-10Mo-5Fe[27]、Ti-5553[28]等合金均以位错滑移的方式进行室温变形。图1.1为TB9合金室温压缩变形的位错滑移扫描组织，图中滑移线呈弯曲线状，此外还能观察到显著的交滑移（crossslip）和滑移台阶（glidestep）。图1.1TB9合金室温压缩应变量为19%的SEM组织[26]Fig.1.1SEMimagesoftheTB9alloywithcompressivestrainof19%.[26]（2）孪生图1.2Ti-3Al-5Mo-7V-3Cr合金室温压缩变形的(a)真应力-真应变曲线；(b)加工硬化速率曲线[37]Fig.1.2Truestress-truestraincurve(a)andthecorrespondingstrainhardeningratecurve(b)oftheTi-3573alloyaftercompressivedeformationatroomtemperature.[37]孪生，是指晶体在切应力的作用下某部分沿孪晶面向孪生方向发生切变的过程[29]。在这个过程中，孪生带的晶格位向发生变化，其余部分晶格未发生变化[29]。孪生一般发生在应变量较小时，或者材料没有足够的滑移系进行滑移变形时（如HCP结构的材料）。形变孪晶（也称为机械孪晶）是孪生变形的产物，β钛合金中有两种形变孪晶－{112}<111>孪晶和{332}<113>孪晶。其中，{112}<111>孪晶较为常见，{332}<113>孪晶仅在部分β稳定性较低、晶粒较粗大的特殊β型钛合金中生成。1971年，Blackburn等[30]人首次在Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金中观察到{332}<113>机械孪晶。2003年T．Saito[31]等人研发的Gum合金引发了大量关于(a)(b)
方马氏体相[38]。严格地说，应力诱导斜方马氏体α"相可分为应力诱导马氏体相和应变诱导马氏体相，分别产生于材料屈服前和屈服后[38]。应力诱导马氏体α"相与β相基体间位向关系为[100]β//[100]α"，[011]β//[010]α"和[0-11]β//[001]α"[39]。钛合金室温变形过程中若生成应力/应变诱导马氏体相，其显著特征是工程应力-应变曲线或真应力-应变曲线出现“双屈服”现象。图1.3为Ti-1023合金室温变形应力应变曲线出现的双屈服现象[40]，图中firstyield和secondyield分别表示合金发生一次屈服和二次屈服。图1.3Ti-1023合金室温拉伸变形工程应力-应变曲线[40]Fig.1.3Truestress-truestraincurveoftheTi-1023alloyaftertensiledeformationatroomtemperature.[40]（4）应力诱导ω相β钛合金中常以切变方式出现应力诱导ω相（六方结构），其与β相间的关系为：[111]β//[0001]ω和(1-10)β//(11-20)ω[41]。根据ω相形成过程的差异可将其分为淬火ω相（athermalωphase，无热ω相）、时效ω相（isothermalωphase，等温ω相）和应力诱导ω相（deformationinducedωphase）[41]。应力诱导ω相常在{332}<113>firstyieldsecondyield
【参考文献】：
期刊论文
[1]600MPa级相变诱导塑性钢的动态力学性能[J]. 刘渊媛,陈明,魏星. 精密成形工程. 2017(06)
[2]钛合金相变点概述[J]. 王松茂,白新房,朱波,夏金华,王涛,马晓晨,马宇. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
[3]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)
[4]Ti-25Nb-25Ta合金拉伸变形过程中{332}〈113〉变形孪晶的EBSD研究[J]. 胡常青,刘翠秀,陈斌,赵颉,黄子坤,孙威. 电子显微学报. 2016(05)
[5]施密特因子在镁合金微观变形机制研究中的应用[J]. 张士宏,宋广胜,徐勇,宋鸿武,程明. 精密成形工程. 2014(06)
[6]应变速率对β固溶Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响[J]. 陈威,孙巧艳,肖林,佘文博,孙军,葛鹏. 中国有色金属学报. 2010(11)
[7]Ti62421s钛合金T（α+β）/β相变温度的测定与分析[J]. 王志辉,夏长清,李学雄,王韦琪,马鸿海. 稀有金属. 2010(05)
[8]温度和氮掺杂对钛表面热氧化层形成的影响[J]. 张洪涛,李秀燕,徐志斌,王鹤峰. 热加工工艺. 2007(14)
[9]TC11钛合金相变点的测定与分析[J]. 李玉涛,耿林,徐斌,李爱滨,王桂松. 稀有金属. 2006(02)
[10]d电子合金理论及其在合金设计中的应用[J]. 张济山,崔华,胡壮麒. 材料科学与工程. 1993(03)
博士论文
[1]Beta钛合金的形变机制及性能研究[D]. 王长浩.上海大学 2018
[2]Ti-V系β钛合金结构稳定性及其塑性变形机制[D]. 王选理.上海交通大学 2015
[3]多晶纯钛室温下不同应变速率塑性变形的孪生形变机制研究[D]. 秦洪.重庆大学 2014
[4]纯钛的变形孪晶演变规律及相关晶体学问题的研究[D]. 宝磊.东北大学 2013
[5]钛合金应力诱导马氏体相变影响因素及力学性能研究[D]. 李聪.湖南大学 2013
[6]TiNbZrTaβ钛合金冷变形特点及超弹性机理研究[D]. 王立强.上海交通大学 2009
[7]β钛合金微结构的透射电子显微术研究[D]. 邢辉.上海交通大学 2009
[8]钛、锆、TiAl金属间化合物中的孪生行为[D]. 宋西平.西安交通大学 1999
硕士论文
[1]Beta钛合金中{332}<113>孪生行为及孪晶在热处理时的演化[D]. 屈磊.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3120630
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
TB9合金室温压缩应变量为19%的SEM组织[26]
西安建筑科技大学硕士学位论文3移所需的临界分切应力远小于孪生。体心立方金属室温变形时具有12个滑移系，滑移面为{110}，滑移方向是<111>[25]。关于β钛合金的研究表明，TB9[26]、Ti-10Mo-3Fe、Ti-10Mo-5Fe[27]、Ti-5553[28]等合金均以位错滑移的方式进行室温变形。图1.1为TB9合金室温压缩变形的位错滑移扫描组织，图中滑移线呈弯曲线状，此外还能观察到显著的交滑移（crossslip）和滑移台阶（glidestep）。图1.1TB9合金室温压缩应变量为19%的SEM组织[26]Fig.1.1SEMimagesoftheTB9alloywithcompressivestrainof19%.[26]（2）孪生图1.2Ti-3Al-5Mo-7V-3Cr合金室温压缩变形的(a)真应力-真应变曲线；(b)加工硬化速率曲线[37]Fig.1.2Truestress-truestraincurve(a)andthecorrespondingstrainhardeningratecurve(b)oftheTi-3573alloyaftercompressivedeformationatroomtemperature.[37]孪生，是指晶体在切应力的作用下某部分沿孪晶面向孪生方向发生切变的过程[29]。在这个过程中，孪生带的晶格位向发生变化，其余部分晶格未发生变化[29]。孪生一般发生在应变量较小时，或者材料没有足够的滑移系进行滑移变形时（如HCP结构的材料）。形变孪晶（也称为机械孪晶）是孪生变形的产物，β钛合金中有两种形变孪晶－{112}<111>孪晶和{332}<113>孪晶。其中，{112}<111>孪晶较为常见，{332}<113>孪晶仅在部分β稳定性较低、晶粒较粗大的特殊β型钛合金中生成。1971年，Blackburn等[30]人首次在Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn合金中观察到{332}<113>机械孪晶。2003年T．Saito[31]等人研发的Gum合金引发了大量关于(a)(b)
方马氏体相[38]。严格地说，应力诱导斜方马氏体α"相可分为应力诱导马氏体相和应变诱导马氏体相，分别产生于材料屈服前和屈服后[38]。应力诱导马氏体α"相与β相基体间位向关系为[100]β//[100]α"，[011]β//[010]α"和[0-11]β//[001]α"[39]。钛合金室温变形过程中若生成应力/应变诱导马氏体相，其显著特征是工程应力-应变曲线或真应力-应变曲线出现“双屈服”现象。图1.3为Ti-1023合金室温变形应力应变曲线出现的双屈服现象[40]，图中firstyield和secondyield分别表示合金发生一次屈服和二次屈服。图1.3Ti-1023合金室温拉伸变形工程应力-应变曲线[40]Fig.1.3Truestress-truestraincurveoftheTi-1023alloyaftertensiledeformationatroomtemperature.[40]（4）应力诱导ω相β钛合金中常以切变方式出现应力诱导ω相（六方结构），其与β相间的关系为：[111]β//[0001]ω和(1-10)β//(11-20)ω[41]。根据ω相形成过程的差异可将其分为淬火ω相（athermalωphase，无热ω相）、时效ω相（isothermalωphase，等温ω相）和应力诱导ω相（deformationinducedωphase）[41]。应力诱导ω相常在{332}<113>firstyieldsecondyield
【参考文献】：
期刊论文
[1]600MPa级相变诱导塑性钢的动态力学性能[J]. 刘渊媛,陈明,魏星. 精密成形工程. 2017(06)
[2]钛合金相变点概述[J]. 王松茂,白新房,朱波,夏金华,王涛,马晓晨,马宇. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
[3]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)
[4]Ti-25Nb-25Ta合金拉伸变形过程中{332}〈113〉变形孪晶的EBSD研究[J]. 胡常青,刘翠秀,陈斌,赵颉,黄子坤,孙威. 电子显微学报. 2016(05)
[5]施密特因子在镁合金微观变形机制研究中的应用[J]. 张士宏,宋广胜,徐勇,宋鸿武,程明. 精密成形工程. 2014(06)
[6]应变速率对β固溶Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响[J]. 陈威,孙巧艳,肖林,佘文博,孙军,葛鹏. 中国有色金属学报. 2010(11)
[7]Ti62421s钛合金T（α+β）/β相变温度的测定与分析[J]. 王志辉,夏长清,李学雄,王韦琪,马鸿海. 稀有金属. 2010(05)
[8]温度和氮掺杂对钛表面热氧化层形成的影响[J]. 张洪涛,李秀燕,徐志斌,王鹤峰. 热加工工艺. 2007(14)
[9]TC11钛合金相变点的测定与分析[J]. 李玉涛,耿林,徐斌,李爱滨,王桂松. 稀有金属. 2006(02)
[10]d电子合金理论及其在合金设计中的应用[J]. 张济山,崔华,胡壮麒. 材料科学与工程. 1993(03)
博士论文
[1]Beta钛合金的形变机制及性能研究[D]. 王长浩.上海大学 2018
[2]Ti-V系β钛合金结构稳定性及其塑性变形机制[D]. 王选理.上海交通大学 2015
[3]多晶纯钛室温下不同应变速率塑性变形的孪生形变机制研究[D]. 秦洪.重庆大学 2014
[4]纯钛的变形孪晶演变规律及相关晶体学问题的研究[D]. 宝磊.东北大学 2013
[5]钛合金应力诱导马氏体相变影响因素及力学性能研究[D]. 李聪.湖南大学 2013
[6]TiNbZrTaβ钛合金冷变形特点及超弹性机理研究[D]. 王立强.上海交通大学 2009
[7]β钛合金微结构的透射电子显微术研究[D]. 邢辉.上海交通大学 2009
[8]钛、锆、TiAl金属间化合物中的孪生行为[D]. 宋西平.西安交通大学 1999
硕士论文
[1]Beta钛合金中{332}<113>孪生行为及孪晶在热处理时的演化[D]. 屈磊.西安建筑科技大学 2013
本文编号：3120630
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