Ti_2AlNb基合金相变及超塑性变形机理研究

发布时间：2017-05-24 17:03

  本文关键词：Ti_2AlNb基合金相变及超塑性变形机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以有序正交结构为基础的Ti_2AlNb基合金具有优异的比强度、比模量、抗蠕变性能和耐热疲劳性能，成为航空、航天领域最具发展潜力的轻质高温结构材料。近年来，各国学者相继对Ti_2AlNb基合金的热机械加工性能进行了大量研究，，并已开始工业化应用。本文针对Ti_2AlNb基合金的热稳定性及超塑性变形行为，采用真空自耗电弧熔炼技术和大塑性变形技术制备Ti_2AlNb基合金板材，通过XRD、OM、SEM和TEM等手段深入研究了O相合金在热加工时的相转变，及温度、应变速率等变形条件对其超塑性变形行为和组织演变特征的影响，阐述了Ti_2AlNb基合金的超塑性变形机理。 随温度升高，Ti_2AlNb基合金各相演变过程为：T600℃时，为O相单相区；800-900℃时，O→O+β/B2+α2-Ti3Al，且随温度升高，平衡时O相含量减少；950-1050℃时，O+β/B2+α2-Ti3Al三相区向β/B2+α2-Ti3Al两相区转变；当T1100℃，为β/B2单相区。显微硬度在600℃达到最大，为509HV；600-900℃时，硬度随温度升高而降低；900-1100℃时，显微硬度呈递增的趋势。 在变形条件为875-960℃、2×10-4s-1-1.67×10-3s-1时，热轧态Ti_2AlNb基合金具有良好的超塑性变形能力。在950℃、4×10-4s-1时其延伸率达319%，真应力-真应变曲线出现稳态流变阶段。变形后的试样由静拉伸部分和动态拉伸部分组成。变形时，静拉伸部分和动态拉伸部分都发生O相、α2-Ti3Al相和β/B2相转变和晶粒长大。此外，动态拉伸部分还伴随着α2相晶粒沿外力方向拉长、B2相晶粒等轴化及孔洞在α2相和B2相界面处形核长大。 Ti_2AlNb基合金超塑性变形时，其应变速率敏感性因子m和激活能Q分别为0.36-0.5和243-270kJ/mol，晶粒尺寸因子p为3。变形机制主要以晶界滑移为主，晶格位错和原子扩散起协调变形的作用。流变应力与温度、应变速率和晶粒尺寸等变形条件之间满足如下关系
【关键词】：Ti_2AlNb基合金 超塑性 组织演变 变形机制
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-28
• 1.1 前言9-10
• 1.2 Ti_2AlNb基合金的研究现状10-11
• 1.3 Ti_2AlNb基合金的基本性质11-17
• 1.3.1 Ti_2AlNb基合金的相及相结构11-14
• 1.3.2 Ti_2AlNb基合金的相图14-15
• 1.3.3 Ti_2AlNb基合金的物理性能15-16
• 1.3.4 Ti_2AlNb基合金的力学性能16-17
• 1.4 Ti_2AlNb基合金的超塑性17-23
• 1.4.1 Ti_2AlNb基合金超塑性变形特征17-18
• 1.4.2 Ti_2AlNb基合金超塑性变形影响因素18-20
• 1.4.3 Ti_2AlNb基合金超塑性变形机理20-22
• 1.4.4 Ti_2AlNb基合金超塑性变形时的空洞演变行为22-23
• 1.5 Ti_2AlNb基合金性能优化23-26
• 1.5.1 Ti_2AlNb基合金的成分设计23-24
• 1.5.2 Ti_2AlNb基合金的组织优化24-25
• 1.5.3 Ti_2AlNb基合金的锻造与轧制25-26
• 1.6 研究内容及试验方案26-28
• 1.6.1 研究内容26-27
• 1.6.2 试验方案27-28
• 第2章 分析测试方法28-33
• 2.1 试验用材料28
• 2.2 显微组织分析28-31
• 2.2.1 X射线衍射分析29
• 2.2.2 光学金相显微组织分析29-30
• 2.2.3 扫描电子显微镜分析30
• 2.2.4 透射电子显微镜分析30-31
• 2.3 力学性能测试31-33
• 2.3.1 高温拉伸性能测试31-32
• 2.3.2 显微硬度测试32-33
• 第3章 Ti_2AlNb基合金相变33-49
• 3.1 前言33
• 3.2 热轧态合金的微观组织33-37
• 3.2.1 合金板材制备工艺33-34
• 3.2.2 热轧态合金的微观组织34-36
• 3.2.3 热轧态合金织构分析36-37
• 3.3 Ti_2AlNb基合金相变温度区间研究37-48
• 3.3.1 微观组织分析39-44
• 3.3.2 显微硬度44-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 Ti_2AlNb基合金超塑性及其变形机理49-72
• 4.1 前言49
• 4.2 Ti_2AlNb基合金超塑性变形行为49-61
• 4.2.1 真应力-真应变曲线49-54
• 4.2.2 组织演变特征54-61
• 4.3 Ti_2AlNb基合金超塑性变形机理61-70
• 4.3.1 求应力因子n和激活能Q62-64
• 4.3.2 计算临界应力σ0和晶粒尺寸因子p64-66
• 4.3.3 弹性模量E和柏氏矢量b的确定66-67
• 4.3.4 计算超塑性变形的连续性公式67-70
• 4.4 本章小结70-72
• 结论72-73
• 参考文献73-81
• 致谢81-82
• 个人简历82

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本文编号：391389