双重退火工艺对TC21钛合金力学性能和断口形貌的影响

发布时间：2021-06-08 23:40

　　利用光学金相、扫描电镜以及拉伸、冲击、断裂韧性试验等手段研究了不同双重退火工艺对TC21钛合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:第一次退火温度一定时,随着第二次退火温度的上升,试样中块状α相更易于形成;第二次退火温度一定时,随着第一次退火温度的上升,试样中形成大块α相的概率变小; TC21钛合金的断面收缩率对不同双重退火工艺最为敏感; 900℃×2 h+500℃×4 h双重退火工艺下制备的试样具有弯折的粗大条状α相及最大的冲击吸收能量; 950℃×2 h+590℃×4 h双重退火工艺下制备的试样能在裂纹扩展中吸收最多的能量,具有最高的断裂韧性。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同双重退火工艺下TC21钛合金的显微组织

图2是不同双重退火工艺下的TC21钛合金断裂韧性试样的断口扫描照片。对比不同双重退火工艺下的断裂韧性试样疲劳裂纹源区可知:4种双重退火工艺下的断裂韧性试样裂纹源均为多个，因为易造成应力集中的缘故，裂纹在表面缺陷(如凹坑，硬质杂质)处形核。裂纹形核以后便以扇形面向材料内部扩展，呈明显的放射状。两个相邻的裂纹相交时，便在相交处形成撕裂棱。裂纹源区的断裂机制均为解理断裂，断裂面平坦。对比工艺1、工艺2和工艺3，当第一次退火温度一定时，随着第二次退火温度的升高，裂纹源断口变化不大。工艺1试样裂纹源区解理面大而平坦，撕裂棱较少，可以看到斜45°方向平行的条纹，可能是摩擦线;工艺2试样断口可以看到疑似疲劳条带的出现;工艺3试样裂纹源区断口较平坦，可见局部疑似疲劳条带与较平的撕裂棱。对比不同双重退火工艺下TC21钛合金断裂韧性试样的稳定扩展区可知:第一次退火温度一定时，不同二次退火工艺下的试样稳定扩展区断口相似，不同的是工艺1试样断口包含大量脆性疲劳条带及少量细小塑性疲劳条带，而工艺2和工艺3试样断口仅能看到大量脆性条带，故可以推测工艺1试样具有最低的裂纹扩展速率，即更能阻止裂纹扩展。对比不同双重退火工艺下断口特征与该工艺下试样的塑性，不难发现，试样塑性越好，在稳定扩展区断口形成疲劳条带的能力越强。4组试样在该区的断裂机制均为解理+疲劳条带断裂机制。

【参考文献】：
期刊论文
[1]退火温度对TC2钛合金织构与冲压性能的影响[J]. 彭湃,王庆娟,李辉,杨永福,唐进,曲恒磊.  金属热处理. 2017(01)
[2]三重热处理对TC21合金超塑性变形后组织的影响[J]. 朱深亮,董洪波,张贵华,刘诚,余新平.  稀有金属材料与工程. 2016(10)
[3]三重热处理温度对TC21钛合金显微组织的影响[J]. 邹忠波,董洪波,朱深亮,王鑫,王明主.  特种铸造及有色合金. 2016(04)
[4]激光近净成形TC21钛合金的组织与性能[J]. 杨健,陈静,张强.  金属热处理. 2015(03)
[5]不同热处理工艺对TC21钛合金组织及力学性能的影响[J]. 熊熠,肖国强.  铸造技术. 2015(03)
[6]超塑成形及热处理对TC21合金组织演变的影响[J]. 凌志伟,董洪波,王志录.  特种铸造及有色合金. 2013(04)
[7]双重退火制度对TC21钛合金断裂韧性的影响[J]. 史春玲,王浩军,石晓辉,曾卫东.  钛工业进展. 2013(01)
[8]TC21合金片层组织特征对其断裂韧性的影响[J]. 党薇,薛祥义,李金山,胡锐,朱知寿,张丰收,周廉.  中国有色金属学报. 2010(S1)
[9]喷丸强化对TC21高强度钛合金疲劳性能的影响[J]. 高玉魁.  金属热处理. 2010(08)
[10]TC21合金的高温变形行为[J]. 冯亮,曲恒磊,赵永庆,李辉,张颖楠,曾卫东.  航空材料学报. 2004(04)

硕士论文
[1]TC21钛合金损伤容限性能研究[D]. 陈伟.南京航空航天大学 2008



本文编号：3219449