板坯组织类型及热处理对Ti6321合金板材力学性能各向异性的影响

发布时间：2021-12-02 11:13

　　结合力学性能测试和OM、SEM、EBSD分析,研究了Ti6321合金板材力学性能各向异性及其影响因素。结果表明:板坯组织类型对板材平面各向异性具有显著影响,等轴组织板坯和魏氏组织板坯制备的合金板材屈服强度、抗拉强度和冲击功均具有明显的平面各向异性,且等轴组织板坯制备板材的屈服强度、抗拉强度和冲击功平面各向异性指数高于魏氏组织板坯制备板材相应指数。不同板坯组织类型制备的热轧态板材,织构均主要为柱面织构（{0002}⊥轧面）,织构的方向为c轴倾向于平行于TD方向排布;经（980℃, 80 min）热处理后板材织构主要为基面织构（{0002}//轧面）,织构方向为c轴倾向于与ND平行。不同组织类型的板坯经相同的热变形和热处理,对应板材的金相组织、织构组分、再结晶程度和裂纹扩展路径存在明显的差异,这综合引起Ti6321合金板材力学性能的各向异性。 

【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

板坯金相组织

板坯组织类型对制备板材的组织和性能具有一定“遗传性”，轧制和热处理影响合金板材金相组织形貌、织构和再结晶等，进而影响合金力学性能各向异性[7-8]。图2所示为1-2#、2-2#板材经不同温度热处理后沿纵向、横向的拉伸和冲击性能。由图2(a)和(b)可以看出，热轧态和热处理后，魏氏板坯制备板材(2-2#)的屈服强度和抗拉强度均高于等轴板坯制备板材(1-2#)对应取向的屈服强度和抗拉强度，伸长率差值较小。另外，对比两种板材热轧态和热处理后(相变点以下)的纵、横向抗拉强度和屈服强度(见图2(a)和(b))、冲击功(见图2(c))，可以看出，两板材横向的屈服强度、抗拉强度和冲击功高于纵向的对应强度和冲击功。采用JATA等[9]提出的各向异性指标IPA(IPA)计算合金两合金板材热处理前后其拉伸和冲击性能平面各向异性指数，结果如图3所示，其中IPA定义为：

图5所示为两合金板材经(980℃,80 min)处理后，其纵、横向冲击断口裂纹扩展路径的金相组织，由图5(a)和(b)可以看出，1-2#合金纵向冲击试样断口裂纹主要沿初生α相界和次生α相界扩展(见图5(a))，而横向冲击试样断口裂纹主要切过次生α相(见图5(b))。由图5(c)可以看出，2-2#合金纵向冲击试样断口裂纹扩展与1-2#合金纵向冲击试样断口裂纹扩展相似，也主要沿初生α相界或次生α相界扩展(见图5(c))，而横向冲击试样断口裂纹主要切过初生α相和次生界扩展(见图5(d))。当裂纹扩展方向近似垂直于次生α相片层束集时，由于阻力增加，提高了裂纹扩展所需的能量[10]，引起两合金板材纵、横向冲击功韧性的差异。上述表明，不同组织的板坯经相同工艺热变形和热处理后，其金相组织存在明显差异，进而引起合金裂纹扩展路径的不同，这是导致两合金板拉伸性能和冲击韧性各向异性的主要原因之一。图4 不同组织板坯经第二火次轧制后金相组织

【参考文献】：
期刊论文
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[2]热轧TC4钛合金力学性能各向异性及影响因素分析[J]. 骆雨萌,刘金旭,李树奎,李沐,高伶俐.  稀有金属材料与工程. 2014(11)
[3]热处理工艺对Ti80合金棒材组织及性能的影响[J]. 侯鹏,李进元,李维,蒲宣,王宏权,郭征.  机械工程与自动化. 2013(02)
[4]元素添加方式对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金性能的影响[J]. 黄瑜,汤慧萍,贾文鹏,刘海燕,贺卫卫.  稀有金属材料与工程. 2011(12)
[5]热处理温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金板材显微组织和性能的影响[J]. 文志刚,王韦琪,王小翔,李晓燕.  中国有色金属学报. 2010(S1)
[6]Ti80合金热压缩变形组织与加工图[J]. 李梁,宋德军.  中国有色金属学报. 2010(S1)

硕士论文
[1]工业纯钛板材的成形性能及各向异性研究[D]. 刘定凯.重庆大学 2016
[2]α钛的孪生变形及其塑性韧性的研究[D]. 刘翠萍.西安理工大学 2005



本文编号：3528318