Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热处理工艺研究

发布时间：2017-12-01 08:11

  本文关键词：Ti-Al-V-Fe-O合金热变形行为及热处理工艺研究

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【摘要】：钛合金具有比强度高、耐腐蚀、综合力学性能优异的特点,有着广阔的应用前景。当前钛工业正经历着以航空航天为主要市场的单一模式,向化工、汽车、体育等民用领域过渡阶段,然而过高的成本限制其应用。因此本文以高强度低成本Ti-Al-V-Fe-O合金为研究对象,分析了合金的热变形流变行为以及微观组织演变规律,绘制热加工图,优选最优锻造工艺参数,同时系统研究了合金固溶时效工艺,优选最佳工艺参数。采用Gleeble-1500D热模拟机,选取不同变形温度以及应变速率进行热模拟实验,结果表明:随着变形温度升高,应变速率降低,流变应力降低,合金属于负温度及正应变敏感材料。分别建立了基于考虑应变影响的Arrhenius本构模型的α+β两相区以及β单相区的应力应变关系。基于动态材料模型以及Prasad失稳准则,建立热加工图,预测失稳区域,该区域易发生绝热剪切现象。合金适宜热变形区:应变速率为0.001-0.01s-1,变形温度为875℃-925℃。分析热变形参数对于微观组织的影响。两相区变形软化机制包含动态球化以及动态再结晶。两相区,随着变形温度升高,应变速率增大球化率降低。相变点以上主要为亚晶合并形核,为动态回复软化机制。研究了铸态Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金的固溶时效工艺,其结果表明:固溶态组织主要由初生α相、次生α相包含α'相以及未转变的亚稳β相。随着固溶温度升高,初生α相减少,次生α相增多。单相区固溶时,初生α相消失,β晶粒内出现α片集束。两相区固溶,不同温度时效组织主要由固溶产生的α相、时效过程中产生时效α相以及未转变的β。时效温度较低时,α相形核能较低,元素扩散困难,需借助弥散分布的ω相形核,因而针状α相细小而弥散。时效温度升高,α相形核以及长大驱动力大,时效α相易长大变粗。固溶后淬火时效出现相同的变化趋势,时效α相更细小。结合力学性能分析,975℃/1h/WQ+540℃/5h/AC,合金的峰值强度以及断裂应变可达1813MPa、32.41%,综合力学性能最优。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG319;TG166.5

【参考文献】

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本文编号：1240425