工业纯钛板材的成形性能及各向异性研究

发布时间：2017-10-01 23:28

  本文关键词：工业纯钛板材的成形性能及各向异性研究

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【摘要】：钛及其合金具有比强度高,生物相容性好,良好的耐热性和耐腐蚀性等优点,在航空航天、医疗和汽车等领域得到了广泛的应用。但是由于钛的六方晶体结构和织构的影响,使其在成形的过程中表现出强烈的各向异性,从而限制了钛的进一步应用。本文通过拉伸、成形极限、拉深和杯突等实验系统地研究了0.6mm工业纯钛板材的成形性能及各向异性;研究了轧制路径和轧制压下量对工业纯钛板材显微组织和力学性能及各向异性的影响,利用光学显微技术(OM)和X射线衍射(XRD)等技术手段研究了轧制路径和压下量对工业纯钛板材组织和性能的影响。主要研究内容和结果如下:(1)工业纯钛板材在室温下表现出良好的成形性能,其极限拉深比为2.0,杯突值为10.4mm;但同时也存在严重的各向异性,在RD、45°和TD方向上σ0.2从172MPa增加到212MPa,r值从1.65增加到3.30,σb从386MPa降低到288MPa,δ由48.3%减小到30.2%,n值从0.195减小到0.081。在杯形件的拉深过程中,肩部在RD、45°和TD三个方向上的减薄率变化不大,壁部在RD、45°和TD三个方向的增厚率变化较大,分别为34.5%、31%和15.6%,并且在杯形件的45°方向上出现了明显的制耳现象,制耳率为12.3%;在成形极限实验过程中沿RD方向加工的试样比沿TD方向加工的试样表现出更好的成形性能;在杯突实验的过程中发现全部试样的裂纹走向都平行于TD方向。(2)通过三种不同轧制路径将3mm工业纯钛板材轧制到0.9mm。用路径A(沿RD方向轧制)、路径B(沿TD方向轧制)和路径C(交叉轧制)分别轧制过后,板材的织构强度逐渐降低,塑性应变比r值逐渐增大,平面各向异性度△r的绝对值逐渐减小,拉伸实验表明路径C得到的板材的力学性能各向异性明显小于路径A和B板材的各向异性,路径A、B和C轧制的板材在拉深过程中的制耳率分别为17.9%、18.8%和4.9%;杯突值分别为11.6mm、12.7mm和13.6mm。(3)通过在交叉轧制过程中用每道次轧制压下量分别为0.1mm、0.2mm和0.3mm三种方案将3mm工业纯钛板材轧到1.4mm。XRD结果表明三种轧制压下量下都出现了柱面织构,但不同轧制压下量下织构的具体组分不同,随着轧制压下量的增加,双峰织构逐渐消失。力学性能测试表明当每道次压下量为0.2mm时,板材表现出的各向异性最小。在三种轧制压下量下杯突值分别为14.4mm,13.9mm和14.0mm。
【关键词】：工业纯钛板材 织构 成形性能 各向异性 轧制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23;TG339
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-31
• 1.1 引言9-10
• 1.2 钛的塑性变形机制10-16
• 1.2.1 钛的滑移11-13
• 1.2.2 钛的孪晶形变13-16
• 1.3 钛的织构16-23
• 1.3.1 织构的定义和表示方法16-19
• 1.3.2 钛板的轧制织构19-22
• 1.3.3 钛的再结晶织构22-23
• 1.4 钛的成形性能和各向异性23-27
• 1.4.1 钛的成形性能23
• 1.4.2 钛的各向异性23-27
• 1.5 轧制方式及工艺对板材性能的影响27-30
• 1.5.1 异步轧制27
• 1.5.2 交叉辊轧制27-28
• 1.5.3 等径角轧制28-29
• 1.5.4 交叉轧制29
• 1.5.5 轧制温度、压下量29-30
• 1.6 课题研究工作的目的和内容30-31
• 1.6.1 课题研究的目的30
• 1.6.2 课题研究的内容30-31
• 2 实验过程31-39
• 2.1 实验材料31
• 2.2 力学性能测试31-33
• 2.2.1 拉伸实验31
• 2.2.2 实验数据处理31-33
• 2.3 成形性能测试33-36
• 2.3.1 拉深实验33-34
• 2.3.2 成形极限实验34-35
• 2.3.3 Erichsen杯突实验35-36
• 2.4 微观组织分析36-39
• 2.4.1 金相组织观察36
• 2.4.2 织构分析与测试36-39
• 3 工业纯钛薄板的成形性能及各向异性39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 显微组织39-40
• 3.3 力学性能各向异性40-42
• 3.4 成形性能42-49
• 3.4.1 极限拉深比42-47
• 3.4.2 成形极限图47-48
• 3.4.3 Erichsen杯突值48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 4 轧制路径和压下量对工业纯钛板材成形性能及各向异性的影响51-73
• 4.1 引言51
• 4.2 轧制路径对工业纯钛板材成形性能及各向异性的影响51-64
• 4.2.1 实验过程51-52
• 4.2.2 金相组织52-53
• 4.2.3 织构演变53-55
• 4.2.4 力学性能55-59
• 4.2.5 塑性应变比r值59-60
• 4.2.6 应变硬化指数n值60-61
• 4.2.7 拉深制耳61-63
• 4.2.8 Erichsen杯突值63-64
• 4.3 轧制压下量对工业纯钛板材成形性能及各向异性的影响64-71
• 4.3.1 实验过程64-65
• 4.3.2 金相组织65-66
• 4.3.3 极图和ODF图66-67
• 4.3.4 力学性能67-70
• 4.3.5 Erichsen杯突值70-71
• 4.4 本章小结71-73
• 5 结论73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-85
• 附录85
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录85

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