连续变断面循环挤压TC4钛合金的工艺优化及细化机理研究

发布时间：2017-11-29 19:31

  本文关键词：连续变断面循环挤压TC4钛合金的工艺优化及细化机理研究

  更多相关文章： 连续变断面循环挤压 TC4合金 热处理 组织性能 细化机理

【摘要】：钛合金晶粒细化可有效提高材料的强度、韧性以及腐蚀性能,目前采用大塑性变形方法制备细晶钛合金依然存在加工的工件尺寸较小,制备的材料存在明显的织构倾向等问题。连续变断面循环挤压(continuous variable cross-section recycled extrusion,CVCE)是制备大规格块体细晶材料的一种新型大塑性变形方法,操作比较简单,效率高,且能够实现变形体的均匀变形控制,有利于实现工业化生产。本文对TC4合金进行CVCE变形,并对变形后的材料进行热处理,研究了变形工艺参数以及热处理制度对合金组织性能的影响,并采用DEFORM软件对变形效果较好的一组工艺参数(800℃,6loops,2mm/s)变形时的温度场、应变场进行模拟。主要研究内容及结论如下:(1)采用不同的工艺参数对TC4钛合金进行连续变断面循环挤压,分析了变形温度、变形道次、变形速度对其组织的影响。结果表明:在临近再结晶温度(700℃和750℃)变形时,随着变形道次的增加,晶粒的细化程度增加;在再结晶温度以上(800℃~900℃)变形时,随着变形道次的增加,晶粒尺寸先减小后增大。随着变形温度的升高,晶粒的细化程度先增大再减小。综合分析,可获得较优的工艺参数为800℃,6loops,2mm/s,初生α相尺寸由14μm细化至2~3μm左右,且组织的均匀性较好。(2)研究了退火温度及退火时间对CVCE变形后TC4钛合金组织结构的影响。选择接近再结晶的温度进行退火处理,退火温度升高至800℃时工艺参数为750℃,6道次,2mm/s和700℃,6道次,2mm/s的变形组织其晶粒尺寸由10~13μm细化至4~7μm。当退火温度为750℃时,变形时间增长至2h可对变形工艺参数为800℃,6道次,2mm/s和750℃,12道次,2mm/s以及700℃,12道次,2mm/s的变形组织实现再结晶细化。变形工艺参数为800℃,6道次,2mm/s最优的热处理制度为750℃,保温2h空冷,初生α相尺寸为3~5μm,且组织晶界清晰,次生α相的等轴化程度增高。(3)利用透射电子显微镜观察连续变断面循环挤压以及热处理后试样材料的微观组织,揭示了组织的细化机理。结果表明,当变形温度为750℃时,组织的细化机制主要是以形变诱导晶粒细化为主,800℃时为动态再结晶细化晶粒;CVCE变形组织热处理时主要是以再结晶实现晶粒细化。(4)采用DEFORM软件对较优的变形工艺参数(800℃,6loops,2mm/s)进行温度场以及应变场的模拟,变形过程中发生变形能和热能之间转换,随着变形道次的增加应变量不断累积,变形道次为6时,试样中间部位的累积应变量可达到5.22~6.26,且分布较为均匀。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李强,赖祖涵;高纯铝等通道转角挤压引起的微观组织变化[J];兵器材料科学与工程;2001年06期

2 杨西荣;赵西成;付文杰;;钛及钛合金ECAP变形研究进展[J];材料导报;2010年05期

3 陈勇军;王渠东;李德江;林金保;翟春泉;丁文江;;往复挤压工艺制备超细晶材料的研究与发展[J];材料科学与工程学报;2006年01期

4 薛克敏;张君;李萍;黄科帅;;高压扭转法的研究现状及展望[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年10期

5 刘礼;徐春杰;张忠明;郭学锋;;往复挤压L2纯铝的组织与性能[J];材料热处理学报;2006年03期

6 鲍久圣;刘同冈;杨志伊;阴妍;;蒸发冷凝法制备纳米粉体反应容器中的温度场研究[J];机械科学与技术;2006年11期

7 林新波;DEFORM-2D和DEFORM-3DCAE软件在模拟金属塑性变形过程中的应用[J];模具技术;2000年03期

8 刘长瑞;任红霞;王庆娟;;连续变断面循环挤压AZ31镁合金的组织与性能[J];轻合金加工技术;2009年07期

9 陈明;刘长瑞;杜忠泽;王庆娟;;连续变断面体挤压过程金属的变形特征[J];热加工工艺;2007年17期

10 宋佩维;井晓天;郭学锋;;往复挤压Mg-4Al-2Si镁合金的组织细化与力学性能[J];中国有色金属学报;2007年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 何鸿博;细晶TC4钛合金超塑性变形机制与行为表征[D];大连理工大学;2008年

，

本文编号：1237890