【摘要】：TC4-DT钛合金是我国自主研发的新型中强高韧损伤容限型钛合金,传统加工一般通过热形变及两重热处理相结合,来获得具有良好的强度与损伤容限性能的网篮组织,其中热形变的温度常设定在β相变点以上,由于TC4-DT钛合金的显微组织对温度非常敏感,组织状态不稳定,在β相变点以上时易导致晶粒粗化及形成长条α晶界,从而影响合金的使用性能。能否通过在两相区变形,合理结合三重热处理工艺,以获得良好的具有损伤容限性能的网篮组织,是本课题主要研究的方向。本文以TC4-DT钛合金为研究对象,研究了损伤容限型钛合金的高温压缩及拉伸两种热变形行为,分析了热变形过程中流动应力与应变及显微组织的变化规律;同时,将热变形后的组织采用三重热处理工艺,研究了三重热处理中各级退火对变形后合金显微组织演变的影响,分析了显微组织的微观组成,得出以下结论:(1)高温拉伸及压缩形变中,在两相区变形会得到一定含量的等轴α相,而超过β相变点后,等轴α相消失,并随着温度的继续升高,晶粒长大严重,并会伴有针状马氏体α′相沿晶界析出,这对材料的性能是非常不利的。(2)将不同拉伸热变形后的组织进行固溶时效处理发现,固溶的温度影响着等轴α相的含量,高的温度条件下,得到等轴α相的含量较低;当固溶温度超过相变点后,晶粒极易长大,经过时效处理,部分区域会沿晶界析出次生α相,组织不均匀,影响合金的机械性能。(3)三重热处理中第一重与第二重热处理的温度同时影响着初生等轴α相的含量,随第一重和第二重温度升高,等轴α相减少;第二重热处理温度还影响后期析出次生长条状α相含量和最终形态,在第二重热处理过程中析出的条状α为一次次生α相,在经第三重热处理,一次次生α相片层会变厚,而且间隙间会析出新的次生α相,为二次次生α相,二次析出的条状α相错乱贯穿于一次条状α相之间,各α集束交错排列,具有较小的纵横比,细化了组织。(4)以热变形及三重热处理合理的相结合可以获得三态组织。在TC4-DT钛合金中经过两相区950℃、变形量60%和变形速率为1.1×10-3s-1条件下高温拉伸,然后经热处理工艺940℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC,得到了由约含20%等轴α、50%~60%条状α构成的网篮和β转变基体组成的三态组织。(5)压缩热变形后经三重热处理发现,利用第一重与第二重热处理的工艺,可以得到了组织均匀的网篮组织。压缩变形温度和三重热处理中的温度都控制在两相区以内,这解决了在β单相区热变形或热处理易导致晶粒粗大及易析出长条α晶界而影响合金的机械性能的问题。通过压缩温度950℃、应变速率0.1s-1经热处理工艺960℃/1h WQ+(840℃~880℃)/1h WQ+820℃/1.5h AC三重热处理能得到比较均匀的网篮组织。(6)通过温度950℃、应变量为0.9和应变速率0.1s-1压缩热变形后经热处理960℃/1h WQ+(840℃~880℃)/1h WQ+820℃/1.5h AC得到的网篮组织中,次生条状α相上有椭球状析出物生成,并随温度升高,析出物的含量增多,伴有长大的现象。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23;TG166.5
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