热等静压保温温度对TC4合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响
发布时间：2021-11-22 03:36
随着现代工业的快速发展,人们对钛合金材料的性能要求越来越高,以满足复杂条件下的应用。TC4作为应用最广泛的（α+β）型钛合金,一直广受关注。传统铸造、锻造及机械加工过程中生产成本高使其只能应用在高端领域。热等静压技术由于生产效率高、制备精度高、成本低以及成品多样性,逐渐被人们应用于TC4合金构件的制备。以往关于热等静压制备TC4合金的研究往往局限于单一的温度和压力,没有完整呈现不同热等静压温度下合金显微组织、物相比例及性能的变化规律。本文通过对不同热等静压保温温度下制备的TC4合金进行显微组织、力学性能、及电化学腐蚀结果表征,系统研究了热等静压保温温度对TC4合金组织力学性能的影响、热处理工艺对组织性能的影响以及微观组织对合金腐蚀行为的影响。通过分析热等静压保温温度对TC4合金显微组织、拉伸及压缩性能的影响,表明随着热等静压保温温度的升高,合金致密度逐渐增加,显微组织中β相的体积分数逐渐增加,且分布趋于均匀化;在120MPa、2h保压条件下,当热等静压保温温度高于800℃时,合金致密度可达99%以上,显微组织中无明显的孔洞等缺陷;随热等静压保温温度从800℃升高至920℃,合金的室温抗...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TC4连续冷却组织转变示意图[68]
热等静压保温温度对TC4合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响10此时形成魏氏组织，只有对粗晶魏氏组织进行适当的机械加工和热处理才能消除再结晶晶粒。图1.9TC4连续冷却组织转变示意图[68]TC4钛合金中的相变主要有以下三类：在连续加热和冷却过程中发生的同素异晶转变、在淬火过程中发生马氏体相变以及块状相变。当冷却速度大于410℃/s时，仅仅发生马氏体转变；当冷却速度在20~410℃/s这个区问时，发生的是块状转变；当冷却速度低于20℃/s时，打散型转变为主要的相变方式[67]，如图1.9所示[68]。TC4合金一般来说在相变过程中分别会出现四种典型的微观组织形貌，即等轴组织、网篮组织、双态组织、魏氏组织，如图1.10所示[69]。其中魏氏组织一般来说强度最高，断裂韧性最好；而等轴组织塑性最好，疲劳强度最高；网篮组织的冲击韧性最好。但是这四种组织其形成的条件是不尽相同的。图1.10依次是TC4合金中等轴，双态，网篮，魏氏组织示意图[69]等轴组织(Equiaxedstructure)形成的条件：低于相变点30~50℃的(α+β)两相区内变形，并且低于双态组织形成的温度。其典型特征就是α初相的体积分数占比超过50%以上，并且依旧存在有少量的β相转变组织。双态组织(Duplexstructure)形成的条件：(1)在(α+β)相区以上的温度进行变形；(2)先是在(α+β)相区变形，然后温度升高到β相区以上，最后在空冷条件下冷却到室温。一般来说，在双态组织的微观形貌中，包括两种形貌完全不同α相的形貌，分别为等轴α初，和层片状由β相转变而来的后期形成的α相微观形貌。
硕士学位论文152.2热等静压设备选择及工艺参数制定图2.3HIP试验设备示意图图2.4合金样品制备工艺示意图：(a)HIP-1；(b)HIP-2；(c)HIP-3；(d)HIP-4；(e)HIP-5024680100200300400500600700TPTime(h)Tempreture(℃)a04080120160200Pressure(MPa)024680100200300400500600700TPTime(h)Tempreture(℃)b04080120160200Pressure(MPa)024680200400600800TPTime(h)Tempreture(℃)c04080120160200Pressure(MPa)024680200400600800TPTime(h)Tempreture(℃)d04080120160200Pressure(MPa)0246802004006008001000TpTime(h)Tempreture(℃)e04080120160200Pressure(MPa)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Be/CuCrZr高温热等静压扩散连接接头组织演化及断裂机理[J]. 李峰,李志年,钟景明,王战宏,何力军,许德美. 稀有金属材料与工程. 2019(10)
[2]Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析[J]. 傅丽华,韩伟,赵琳,周孟,李长海,田志凌. 工程科学学报. 2019(01)
[3]航空发动机用TaW10喷管断裂失效分析[J]. 孙伟,朱宝辉,周晓军. 世界有色金属. 2018(08)
[4]Stellite12钴基合金热循环冲击前后拉伸断裂机理研究[J]. 张海燕,曹睿,车洪艳,刘国辉,陈剑虹. 材料导报. 2017(24)
[5]热处理对热等静压制备的TaW10合金氧含量及力学性能的影响[J]. 林小辉,梁静,李斌,李来平,张小明. 稀有金属与硬质合金. 2017(05)
[6]陶瓷及陶瓷基复合材料连接的研究进展[J]. 张丽霞. 焊接. 2017(04)
[7]700℃热循环冲击对Stellite12钴基合金组织以及折弯强度的影响[J]. 张海燕,车洪艳,曹睿,刘国辉,陈剑虹. 材料热处理学报. 2017(02)
[8]等静压技术在材料加工领域的应用现状[J]. 姜卓钰,张朋,包建文,王克俭. 宇航材料工艺. 2017(01)
[9]美国Bodycote公司扩大热等静压产能[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2016(02)
[10]两种热等静压工艺对Ti6Al4V合金力学性能影响的研究[J]. 黄俊,薛鹏举,蔡超,魏青松,史玉升,刘锦辉. 稀有金属. 2016(02)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金粉末热等静压成形多尺度数值模拟与实验研究[D]. 汪敏.华中科技大学 2018
[2]油套管用Ti6Al4V合金热氧化表面改性及其典型服役行为研究[D]. 邹娇娟.太原理工大学 2016
[3]难加工材料热等静压近净成形工艺基础及零件性能研究[D]. 王基维.华中科技大学 2012
[4]金属粉末热等静压致密化数值模拟与试验研究[D]. 刘国承.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]钛合金Ti-6Al-4V热等静压部件的成形过程模拟[D]. 马雷.兰州理工大学 2018
[2]钛合金零件热等静压整体净近成形的数值模拟及实验研究[D]. 周顺.华中科技大学 2017
[3]316L不锈钢/Q345钢焊接接头组织与性能研究[D]. 卢东华.西南石油大学 2015
[4]钛及钛合金微压缩变形行为及微观组织演变规律研究[D]. 张美微.哈尔滨工业大学 2015
[5]硬质合金与钢连接工艺及机理研究[D]. 岳鑫.哈尔滨工业大学 2008
[6]Be/Cu合金热等静压扩散连接工艺和机理研究[D]. 谭佳梅.重庆大学 2007
本文编号：3510854
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TC4连续冷却组织转变示意图[68]
热等静压保温温度对TC4合金显微组织、力学性能及腐蚀行为的影响10此时形成魏氏组织，只有对粗晶魏氏组织进行适当的机械加工和热处理才能消除再结晶晶粒。图1.9TC4连续冷却组织转变示意图[68]TC4钛合金中的相变主要有以下三类：在连续加热和冷却过程中发生的同素异晶转变、在淬火过程中发生马氏体相变以及块状相变。当冷却速度大于410℃/s时，仅仅发生马氏体转变；当冷却速度在20~410℃/s这个区问时，发生的是块状转变；当冷却速度低于20℃/s时，打散型转变为主要的相变方式[67]，如图1.9所示[68]。TC4合金一般来说在相变过程中分别会出现四种典型的微观组织形貌，即等轴组织、网篮组织、双态组织、魏氏组织，如图1.10所示[69]。其中魏氏组织一般来说强度最高，断裂韧性最好；而等轴组织塑性最好，疲劳强度最高；网篮组织的冲击韧性最好。但是这四种组织其形成的条件是不尽相同的。图1.10依次是TC4合金中等轴，双态，网篮，魏氏组织示意图[69]等轴组织(Equiaxedstructure)形成的条件：低于相变点30~50℃的(α+β)两相区内变形，并且低于双态组织形成的温度。其典型特征就是α初相的体积分数占比超过50%以上，并且依旧存在有少量的β相转变组织。双态组织(Duplexstructure)形成的条件：(1)在(α+β)相区以上的温度进行变形；(2)先是在(α+β)相区变形，然后温度升高到β相区以上，最后在空冷条件下冷却到室温。一般来说，在双态组织的微观形貌中，包括两种形貌完全不同α相的形貌，分别为等轴α初，和层片状由β相转变而来的后期形成的α相微观形貌。
硕士学位论文152.2热等静压设备选择及工艺参数制定图2.3HIP试验设备示意图图2.4合金样品制备工艺示意图：(a)HIP-1；(b)HIP-2；(c)HIP-3；(d)HIP-4；(e)HIP-5024680100200300400500600700TPTime(h)Tempreture(℃)a04080120160200Pressure(MPa)024680100200300400500600700TPTime(h)Tempreture(℃)b04080120160200Pressure(MPa)024680200400600800TPTime(h)Tempreture(℃)c04080120160200Pressure(MPa)024680200400600800TPTime(h)Tempreture(℃)d04080120160200Pressure(MPa)0246802004006008001000TpTime(h)Tempreture(℃)e04080120160200Pressure(MPa)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Be/CuCrZr高温热等静压扩散连接接头组织演化及断裂机理[J]. 李峰,李志年,钟景明,王战宏,何力军,许德美. 稀有金属材料与工程. 2019(10)
[2]Cr3C2/Ni3Al复合材料耐磨性提高的机制分析[J]. 傅丽华,韩伟,赵琳,周孟,李长海,田志凌. 工程科学学报. 2019(01)
[3]航空发动机用TaW10喷管断裂失效分析[J]. 孙伟,朱宝辉,周晓军. 世界有色金属. 2018(08)
[4]Stellite12钴基合金热循环冲击前后拉伸断裂机理研究[J]. 张海燕,曹睿,车洪艳,刘国辉,陈剑虹. 材料导报. 2017(24)
[5]热处理对热等静压制备的TaW10合金氧含量及力学性能的影响[J]. 林小辉,梁静,李斌,李来平,张小明. 稀有金属与硬质合金. 2017(05)
[6]陶瓷及陶瓷基复合材料连接的研究进展[J]. 张丽霞. 焊接. 2017(04)
[7]700℃热循环冲击对Stellite12钴基合金组织以及折弯强度的影响[J]. 张海燕,车洪艳,曹睿,刘国辉,陈剑虹. 材料热处理学报. 2017(02)
[8]等静压技术在材料加工领域的应用现状[J]. 姜卓钰,张朋,包建文,王克俭. 宇航材料工艺. 2017(01)
[9]美国Bodycote公司扩大热等静压产能[J]. 孙世杰. 粉末冶金工业. 2016(02)
[10]两种热等静压工艺对Ti6Al4V合金力学性能影响的研究[J]. 黄俊,薛鹏举,蔡超,魏青松,史玉升,刘锦辉. 稀有金属. 2016(02)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金粉末热等静压成形多尺度数值模拟与实验研究[D]. 汪敏.华中科技大学 2018
[2]油套管用Ti6Al4V合金热氧化表面改性及其典型服役行为研究[D]. 邹娇娟.太原理工大学 2016
[3]难加工材料热等静压近净成形工艺基础及零件性能研究[D]. 王基维.华中科技大学 2012
[4]金属粉末热等静压致密化数值模拟与试验研究[D]. 刘国承.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]钛合金Ti-6Al-4V热等静压部件的成形过程模拟[D]. 马雷.兰州理工大学 2018
[2]钛合金零件热等静压整体净近成形的数值模拟及实验研究[D]. 周顺.华中科技大学 2017
[3]316L不锈钢/Q345钢焊接接头组织与性能研究[D]. 卢东华.西南石油大学 2015
[4]钛及钛合金微压缩变形行为及微观组织演变规律研究[D]. 张美微.哈尔滨工业大学 2015
[5]硬质合金与钢连接工艺及机理研究[D]. 岳鑫.哈尔滨工业大学 2008
[6]Be/Cu合金热等静压扩散连接工艺和机理研究[D]. 谭佳梅.重庆大学 2007
本文编号：3510854
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