TC21钛合金热变形及热处理微观组织演变研究

发布时间：2018-01-18 12:30

  本文关键词：TC21钛合金热变形及热处理微观组织演变研究　出处：《南昌航空大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：TC21钛合金是我国自主研发的一种高强高韧的(α+β)双相钛合金,可通过热变形及热处理等热加工工艺得到较好的综合性能。在热加工过程中发生的微观组织变化对合金的性能有着重要的影响。因此,研究TC21钛合金热变形及热处理过程的微观组织演变,在理论和工程应用上均有重要的意义。首先,采用Gleeble3500热模拟试验机对TC21钛合金进行恒温恒应变速率的热模拟压缩试验。分析了该合金在不同热变形条件下的高温流变行为;建立了合金在变形温度为900~1020℃,应变速率为0.001~10 s-1条件下的塑性流变本构方程,计算得到合金在此变形条件下的热变形激活能Q?258.600 KJ/mol;并根据再结晶形核与长大理论以及动力学基本特点,建立了该合金在β单相区热变形过程的动态再结晶临界应变模型、体积分数模型、晶粒尺寸演化模型和位错密度演化模型。其次,对TC21钛合金的等温转变行为进行了研究。采用JMat Pro软件模拟计算得到该合金的等温转变曲线(TTT),同时采用膨胀法及金相法绘测其TTT曲线进行对比验证。实验结果表明,由于TC21钛合金β→α相转变时相变体积效应小,膨胀法无法测得等温转变开始时间;金相法能较准确的绘测出等温转变曲线,表明在温度800~900℃左右等温时,其次生α相析出速度最快,也就是TTT曲线鼻尖位置;JMat Pro软件模拟计算结果和实验绘制得到的TTT曲线吻合得较好。再次,对TC21钛合金的双重退火组织演变进行了研究。实验结果表明,合金经二次退火后,析出了针状的次生α相;各原始β晶粒边界出现了不同程度的破碎,出现了零散的颗粒状晶界α相;原始β晶粒内析出的针状α片交错成网篮状组织;除了生成了网蓝组织,还保留了退火前典型的动态再结晶和动态回复的组织特征。最后,基于DEFORM-3D软件平台,将动态再结晶唯象数学模型通过二次开发的方法植入,并将位错密度模型与元胞自动机(CA)方法相结合起来对TC21钛合金热压缩过程进行微观组织模拟。结果表明:在变形温度为975℃条件下当应变速率为0.01s-1时,热变形过程中的试样各变形区发生了动态再结晶,大变形区晶粒尺寸较其他区域小;同时当应变速率不断增大时,合金动态再结晶的晶粒尺寸减小,平均晶粒尺寸得到细化;模拟结果与试验结果较吻合。
[Abstract]:TC21 titanium alloy is a kind of high strength and high toughness (伪 尾) dual phase titanium alloy developed independently in China. Good comprehensive properties can be obtained by hot deformation and heat treatment. The microstructure changes during hot working have an important effect on the properties of the alloy. The study of microstructure evolution of TC21 titanium alloy during hot deformation and heat treatment is of great significance in both theory and engineering application. The thermal simulation compression test of TC21 titanium alloy at constant temperature and constant strain rate was carried out with Gleeble3500 thermal simulator. The rheological behavior of the alloy at high temperature under different hot deformation conditions was analyzed. The plastic rheological constitutive equation of the alloy was established at the deformation temperature of 900 ~ 1020 鈩，

本文编号：1440982