TC4ELI大规格棒材组织性能研究
发布时间：2022-01-20 07:40
钛及钛合金材料因其特有的低密度、高强度、耐高温等优良的综合性能,被广泛应用于航空工业领域。随着航空工业的不断发展,特别是飞行器设计中“耐久性/损伤容限”理念的引入,对既有高断裂韧性,又有低裂纹扩展速率的损伤容限型合金的需求不断加大。TC4ELI即低间隙TC4,是在TC4钛合金基础上,通过优化、调整其合金元素含量,降低杂质元素,严格控制“O”含量等方式,发展而来的一种具有高断裂韧性和低裂纹扩展速率的中等强度损伤容限型钛合金,该钛合金以其成分简单、锻造加工和成型性能优异等特点,适用于制造飞机重要的承力结构零部件,如大框、梁及接头结构件等,满足长寿命、安全可靠的设计要求。本文根据TC4ELI合金特点,结合TC4钛合金棒材的锻造工艺,进行TC4ELI大规格棒材锻造工艺研究,确定了变形量、变形应变速率及锻造温度等。通过对比分析TC4ELI大规格棒材显微组织与各项性能,从而确定了TC4ELI大规格棒材的锻造工艺:即多火次大变形量镦拔+换向锻造。通过对不同热处理制度下,TC4ELI大规格棒材组织和力学性能的研究分析、确定其热处理制度为普通退火,并对TC4ELI合金棒材的组织均匀性进行了深入研究。研究...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应变速率对Ti-6Al-4V合金流动应力的影响
西安建筑科技大学工程硕士学位论文11图1-2α+β锻造时组织形成规律示意图(2)β锻造工艺钛合金的β锻造是指在相变点以上50℃进行初始锻造加工，其锻造过程全部或主要的在β相区完成，当其锻造完成并冷却后，组织状态为片状魏氏体组织，热加工性及热稳定性均较差[76]。β锻造过程中，组织由晶粒组织形成阶段和晶内组织形成阶段两部分作用影响最终组织形态，在相变点以上加工，随变形量的不断深入，β晶粒的尺寸和形态发生变化。变形过程中，沿着金属流动方向等轴组织被压扁并拉长，在这过程中晶粒内部也产生变形挤压。随着锻造的深入，温度保持在相变点以上，β相发生动态再结晶，这些结晶颗粒尺寸较小，足够的温度使这些颗粒在变形区域内形核长大，再结晶后形成等轴组织，加工完成后随着锻件温度的降低，形成魏氏组织。经过β锻造后钛合金的断裂韧度、冲击初性和抗蠕变强度均得到有效改善，但常温状态下的材料塑性变差，尤其断面收缩率指标下滑严重，即形成“脆性”。(3)近β锻造钛合金的近β锻造是指在接近相变点的温度进行的锻造工艺，近β锻造是在钛合金常规锻造的基础上进行尝试的，将金属材料的加热温度提高到相变点以下10～20℃进行锻造，冷却方式采用快速冷却，在通过一系列的热处理的方式进行锻件的组织重构，以获得一种三态组织：即以片状α相为主，并含有少量的等轴α相的网篮组织，还含有一定量的β转变组织的复杂组织结构，这种复杂结构能有将各种组织的优点进行组合，其室温力学性能，高温力学性能、塑性指标、断裂韧性、蠕变性能等得到了综合性的改善，并且提高了原有材料的使用温度。近β锻造工艺复杂，但锻造后的钛合金产品综合性能优良，主要应用于制造发动机传动件以及飞机关键性结构件。(4)准β锻造为了解决通过β锻造工?
西安建筑科技大学工程硕士学位论文挤，形成鼓形，如图 3-1。两个阴影面的三角椎体为Ⅰ区，其加工中的形变最小；Ⅱ区在金属的中间区域，形变最大；沿棒材表面环形区域为Ⅲ区，形变适中，如图 3-2。变形不均匀改变了金属内部的应力状态，中心Ⅱ区受压应力，有利于塑性变形，外围Ⅲ区受拉应力，当金属的塑性和强度不能抵抗这种拉应力时，就产生纵向裂纹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固溶及时效处理对TC4钛合金棒材组织及力学性能的影响[J]. 杜刚,孙小平,高玉社,王玮东,侯峰起,付宝全,刘向宏. 稀有金属材料与工程. 2018(06)
[2]600℃高温钛合金发展现状与展望[J]. 刘莹莹,陈子勇,金头男,柴丽华. 材料导报. 2018(11)
[3]两相区热处理对TC4-DT钛合金断裂韧性的影响[J]. 郭萍,赵永庆,曾卫东,洪权,毛小南,贾蔚菊,张永强. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[4]β锻造参数对TC17钛合金组织性能的影响[J]. 袁士翀,王周田,高志刚,王敏,郭鸿镇,姚泽坤. 锻压技术. 2018(02)
[5]铸锭成分对TC4钛合金相变点及锻造组织的影响[J]. 张嫦娟. 热加工工艺. 2017(21)
[6]世纪金属——钛[J]. 吕庆阶. 南方国土资源. 2017(10)
[7]钛及钛合金焊接特性与工艺要点分析[J]. 王牛俊. 中国设备工程. 2017(18)
[8]航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展[J]. 杨胜强,李永刚,李文辉. 航空制造技术. 2017(13)
[9]飞机结构振动疲劳寿命频域预估方法研究[J]. 周敏亮,陈忠明,邓吉宏,施荣明. 飞机设计. 2017(03)
[10]高强韧钛合金室温载荷下形变机制研究进展[J]. 蔡建华,毛小南,黄朝文,辛社伟,赵永庆,周伟,李倩. 钛工业进展. 2017(02)
博士论文
[1]损伤容限型TC4-DT合金锻件组织性能控制研究[D]. 彭小娜.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]TC4-DT钛合金热加工工艺研究[D]. 刘洋.燕山大学 2017
[2]TC4-DT钛合金热变形动态再结晶组织演变的模拟研究[D]. 王小芳.南京航空航天大学 2012
[3]损伤容限型钛合金加工性能研究[D]. 林尧.南京航空航天大学 2010
[4]热处理对TC21钛合金组织和性能的影响[D]. 张民.西北工业大学 2004
本文编号：3598435
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
应变速率对Ti-6Al-4V合金流动应力的影响
西安建筑科技大学工程硕士学位论文11图1-2α+β锻造时组织形成规律示意图(2)β锻造工艺钛合金的β锻造是指在相变点以上50℃进行初始锻造加工，其锻造过程全部或主要的在β相区完成，当其锻造完成并冷却后，组织状态为片状魏氏体组织，热加工性及热稳定性均较差[76]。β锻造过程中，组织由晶粒组织形成阶段和晶内组织形成阶段两部分作用影响最终组织形态，在相变点以上加工，随变形量的不断深入，β晶粒的尺寸和形态发生变化。变形过程中，沿着金属流动方向等轴组织被压扁并拉长，在这过程中晶粒内部也产生变形挤压。随着锻造的深入，温度保持在相变点以上，β相发生动态再结晶，这些结晶颗粒尺寸较小，足够的温度使这些颗粒在变形区域内形核长大，再结晶后形成等轴组织，加工完成后随着锻件温度的降低，形成魏氏组织。经过β锻造后钛合金的断裂韧度、冲击初性和抗蠕变强度均得到有效改善，但常温状态下的材料塑性变差，尤其断面收缩率指标下滑严重，即形成“脆性”。(3)近β锻造钛合金的近β锻造是指在接近相变点的温度进行的锻造工艺，近β锻造是在钛合金常规锻造的基础上进行尝试的，将金属材料的加热温度提高到相变点以下10～20℃进行锻造，冷却方式采用快速冷却，在通过一系列的热处理的方式进行锻件的组织重构，以获得一种三态组织：即以片状α相为主，并含有少量的等轴α相的网篮组织，还含有一定量的β转变组织的复杂组织结构，这种复杂结构能有将各种组织的优点进行组合，其室温力学性能，高温力学性能、塑性指标、断裂韧性、蠕变性能等得到了综合性的改善，并且提高了原有材料的使用温度。近β锻造工艺复杂，但锻造后的钛合金产品综合性能优良，主要应用于制造发动机传动件以及飞机关键性结构件。(4)准β锻造为了解决通过β锻造工?
西安建筑科技大学工程硕士学位论文挤，形成鼓形，如图 3-1。两个阴影面的三角椎体为Ⅰ区，其加工中的形变最小；Ⅱ区在金属的中间区域，形变最大；沿棒材表面环形区域为Ⅲ区，形变适中，如图 3-2。变形不均匀改变了金属内部的应力状态，中心Ⅱ区受压应力，有利于塑性变形，外围Ⅲ区受拉应力，当金属的塑性和强度不能抵抗这种拉应力时，就产生纵向裂纹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温固溶及时效处理对TC4钛合金棒材组织及力学性能的影响[J]. 杜刚,孙小平,高玉社,王玮东,侯峰起,付宝全,刘向宏. 稀有金属材料与工程. 2018(06)
[2]600℃高温钛合金发展现状与展望[J]. 刘莹莹,陈子勇,金头男,柴丽华. 材料导报. 2018(11)
[3]两相区热处理对TC4-DT钛合金断裂韧性的影响[J]. 郭萍,赵永庆,曾卫东,洪权,毛小南,贾蔚菊,张永强. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[4]β锻造参数对TC17钛合金组织性能的影响[J]. 袁士翀,王周田,高志刚,王敏,郭鸿镇,姚泽坤. 锻压技术. 2018(02)
[5]铸锭成分对TC4钛合金相变点及锻造组织的影响[J]. 张嫦娟. 热加工工艺. 2017(21)
[6]世纪金属——钛[J]. 吕庆阶. 南方国土资源. 2017(10)
[7]钛及钛合金焊接特性与工艺要点分析[J]. 王牛俊. 中国设备工程. 2017(18)
[8]航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展[J]. 杨胜强,李永刚,李文辉. 航空制造技术. 2017(13)
[9]飞机结构振动疲劳寿命频域预估方法研究[J]. 周敏亮,陈忠明,邓吉宏,施荣明. 飞机设计. 2017(03)
[10]高强韧钛合金室温载荷下形变机制研究进展[J]. 蔡建华,毛小南,黄朝文,辛社伟,赵永庆,周伟,李倩. 钛工业进展. 2017(02)
博士论文
[1]损伤容限型TC4-DT合金锻件组织性能控制研究[D]. 彭小娜.西北工业大学 2014
硕士论文
[1]TC4-DT钛合金热加工工艺研究[D]. 刘洋.燕山大学 2017
[2]TC4-DT钛合金热变形动态再结晶组织演变的模拟研究[D]. 王小芳.南京航空航天大学 2012
[3]损伤容限型钛合金加工性能研究[D]. 林尧.南京航空航天大学 2010
[4]热处理对TC21钛合金组织和性能的影响[D]. 张民.西北工业大学 2004
本文编号：3598435
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