Ti-17钛合金片状组织球化规律研究

发布时间：2017-04-17 10:20

  本文关键词：Ti-17钛合金片状组织球化规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等显著优点使其非常适合制作航空发动机构件,其中压气机是钛合金使用最集中的部件。随着发动机推重比的不断提高,要求压气机的出口温度和转速不断提高。因此,发动机压气盘在飞机服役过程中将承受更大的机械应力和热应力的叠加作用。若采用传统的单一组织的盘件,必然导致某些部位性能富余,某些部位性能不足,不能满足高性能发动机的要求。通过可控应变锻造以获得中心为等轴组织,边缘为网篮组织的双重组织的双性能压气机盘件能够充分发挥材料的性能潜力,满足高推比发动机要求。 研究热加工参数对Ti-17合金片状组织球化规律的影响和球化机理是采用可控应变方法制造Ti-17合金双性能压气盘的关键技术之一。本文通过热模拟压缩试验、等温锻造试验、热加工图理论和SEM等方法研究了经β锻造后具有片状组织Ti-17合金的高温变形行为、热加工参数对片状α组织球化的影响以及球化规律和球化机理。主要结论如下: 1.Ti-17合金是一种温度、应变速率敏感材料,其流动曲线具有应力峰和流变软化特征,在相变点(890℃)以上温度,以高应变速率(10s~(-1))变形,流变应力出现不连续屈服现象。 2.变形程度是影响片状组织球化的主要因素。Ti-17合金在合适的温度和应变速率下,应变量达到0.8时可得到完全球化的细小组织。片状组织开始球化和完全球化所需变形量较Ti-6Al-4V低。 3.建立了应用Zener-Holloman参数表征的双曲正弦本构模型方程,通过对本构方程进行实验验证,得到了令人满意的回归效果。 4.根据热加工图理论首次建立了Ti-17合金的热加工图,得出在840～870℃,应变速率0.5-3s~(-1)之间为Ti-17合金片状α组织球化的理想区域;在870～910℃,较高应变速率(5s~(-1))下,对Ti-17合金加工易发生流变不稳定变形。 5.利用小饼等温锻造试样验证了由热加工图优化的加工参数的正确性,并选取了三种变形量(30%、40%、80%)饼坯进行了室温拉伸,400℃高温拉伸、非应力暴露热稳定性能、持久和蠕变性能测试。结果表明:对于Ti-17钛合金, 西北工业大学工学硕士学位论文 通过控制变形量以得到球化率不同的组织结构,从而获得不同力学性能是完全 可行的。 6.深入研究了Ti一17合金片层组织高温变形条件下球化机制,发现球化机 制同Margolin和Cohen等人提出的晶界分离模型极为类似,其机理是:(l)动态 再结晶使片层形成晶粒串;(2)a和p相相互楔入片层内晶界以及晶界滑动导致大 片层解体为若干小片层;(3)小片层进一步球化的微观过程。 关健词:Ti。17钦合金;双性能;片状组织;球化:等温压缩实验;热加工图
【关键词】：Ti-17钛合金 双性能 片状组织 球化 等温压缩实验 热加工图
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG113
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 文献综述9-19
• 1.1 钛及钛合金的应用9
• 1.2 两相钛合金的典型微观组织9-11
• 1.3 两相钛合金组织与性能的关系11-13
• 1.4 Ti-17钛合金概况13-14
• 1.5 本文的研究背景14
• 1.6 国内外制造双性能盘的主要方法14-16
• 1.7 钛合金中片状组织等轴球化的研究现状16-18
• 1.8 本文的目的18
• 1.9 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 Ti-17钛合金的高温变形行为研究19-37
• 2.1 前言19
• 2.2 Ti-17合金等温等应变速率压缩实验19-25
• 2.2.1 实验材料及实验方案19-20
• 2.2.2 实验结果分析20-25
• 2.3 Ti-17合金本构关系的建立25-30
• 2.3.1 本构关系的选择25-26
• 2.3.2 应用最小二乘准则确定材料参数估计值26-27
• 2.3.3 本构关系的建立27-30
• 2.4 热变形参数对Ti-17合金组织变化的影响30-35
• 2.4.1 变形量对显微组织的影响30-32
• 2.4.2 变形速率的影响32-34
• 2.4.3 变形温度的影响34-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第3章 用热加工图理论优化热加工参数37-50
• 3.1 前言37
• 3.2 热变形材料模型及热加工图(Processing Map)理论37-42
• 3.3 Ti-17合金的热加工图42-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 小饼等温锻造验证试验50-58
• 4.1 材料及试验方法51-52
• 4.2 试验结果及分析52-57
• 4.2.1 锻件显微组织分析52-55
• 4.2.2 锻件力学性能分析55-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 片状组织球化机理探讨58-66
• 5.1 前言58
• 5.2 片状组织等轴化机制概述58-61
• 5.3 Ti-17合金球化机理研究61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 主要结论66-68
• 参考文献68-77
• 攻读学位期间发表的学术论文77-78
• 致谢78-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 姚传生;陈铮;王永欣;张静;杜秀娟;陈成;;TC21钛合金的热加工行为研究进展[J];材料导报;2011年23期

2 门菲;王忠堂;宋鸿武;程明;张士宏;;TC11合金片状组织球化规律的研究[J];机械工程与自动化;2008年02期

3 宋鸿武;程明;张士宏;门菲;王忠堂;;具有马氏体组织的TC11合金两相区变形的组织机制及工艺优化[J];稀有金属;2008年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王蕊宁;Ti53311S、TP650和Zr-4合金热加工性的研究[D];西安建筑科技大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡加瑞;热加工对TiC颗粒增强钛基复合材料组织与性能的影响[D];中南大学;2011年

2 柏杨;Ti45Al5Nb0.8Mo0.3Y合金高温压缩流变行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 周舸;TC21合金的热变形行为及加工图研究[D];东北大学;2009年

4 昝林;激光快速成形TC21钛合金的组织和力学性能研究[D];西北工业大学;2007年

5 戚运莲;Ti600高温钛合金的热变形行为及加工图研究[D];西北工业大学;2007年

6 赖运金;钛合金片状组织演变机制与球化动力学研究[D];西北工业大学;2007年

7 徐斌;基于加工图理论的O相合金高温变形机理研究[D];西北工业大学;2007年

8 赵建国;TC21合金的热变形行为及其组织演变[D];大连理工大学;2008年

9 史学彬;AZ91D镁合金热压缩变形行为研究[D];太原理工大学;2008年

10 吕娜;工业纯钛TA1焊接接头组织细化及其应用研究[D];西安理工大学;2009年

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本文编号：313013