TC16钛合金热处理与冷镦变形行为研究

发布时间：2017-05-30 04:10

  本文关键词：TC16钛合金热处理与冷镦变形行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采用冷镦成形的TC16钛合金紧固件具有良好的综合性能,生产效率和成本也比较理想,适合大批量生产,应用前景广阔。本文对紧固件用TC16钛合金热处理与冷镦变形行为进行了研究。 本文利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)研究了各种热处理(包括退火、固溶、固溶时效)及冷镦变形过程中相组成及组织演变规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)对冷镦断口进行了分析,研究了材料断裂机理,并优化了冷镦工艺。结果表明： (1)退火温度对材料组织和性能影响较大,随着退火温度的升高材料由细小的等轴组织转变为双态组织,当温度超过相变点860℃时则转变为粗大的魏氏组织,该组织塑性较差。800℃保温2h,炉冷到550℃后空冷,此时可以使材料具有良好的塑性性能。 (2)固溶时效处理可通过弥散作用明显提高材料的强度,而塑性则有所下降。800℃保温2h,随后560℃时效6h,可使材料的抗拉强度升高到1250MPa,达到了高强钢的水平,可用于制作强度要求较高的紧固件。 (3)冷镦变形中钛合金试样中心会形成形变剪切带,剪切带内部组织的晶粒被严重压扁,较大的位错密度使其硬度较大；材料变形主要是通过位错滑移方式进行的,变形试样组织和性能均呈现一定程度的不均匀性,当锻压比达到1/6后试样整体硬度趋于稳定,硬度值为300HV附近；随着变形量的增大,试样剪切带中心原始的等轴晶被逐步拉长,当晶粒宽度不足100nm时,继续变形则会使晶粒发生破碎和细化,这也是硬度趋于稳定的主要原因。 (4)变形过程中发生了马氏体相变,会严重影响紧固件的使用性能,必须通过后续退火来进行消除。TC16钛合金具有良好的塑性,在冷镦过程中组织内部未出现裂纹,但当锻压比达到1/6时试样出现了表面裂纹,这是由变形产生的表面张力造成的,通过对材料组织及冷镦工艺的优化可大大提高TC16紧固件冷镦成品合格率。
【关键词】：TC16钛合金 冷镦紧固件 不均匀变形 剪切带 马氏体
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG166.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 综述10-25
• 1.1 钛合金概述10-17
• 1.1.1 钛合金的特性与类别10-12
• 1.1.2 钛合金相变与热处理12-14
• 1.1.3 两相钛合金的组织性能14-15
• 1.1.4 TC16钛合金15-17
• 1.2 钛合金紧固件的生产和应用17-21
• 1.2.1 钛合金紧固件材质17-18
• 1.2.2 镦粗变形技术18-19
• 1.2.3 紧固件生产与应用19-21
• 1.3 TC16钛合金研究现状21-24
• 1.3.1 组织性能研究21-22
• 1.3.2 冷镦变形过程研究22-23
• 1.3.3 变形断裂分析23-24
• 1.4 本课题的研究目标和内容24-25
• 2 试验方法与模具25-29
• 2.1 热处理试验方法25-26
• 2.1.1 试验材料25
• 2.1.2 热处理试验方案25-26
• 2.1.3 试验分析及设备26
• 2.2 冷镦试验方法26-29
• 2.2.1 试验方案26-27
• 2.2.2 冷镦试验设备27-28
• 2.2.3 冷镦模具设计28-29
• 3 热处理对TC16组织和性能的影响29-42
• 3.1 退火处理对材料组织性能的影响29-34
• 3.1.1 退火温度29-31
• 3.1.2 保温时间31-32
• 3.1.3 冷却速度32-34
• 3.2 固溶时效对材料组织和力学性能的影响34-41
• 3.2.1 固溶温度对材料组织性能的影响35-37
• 3.2.2 固溶温度对时效后材料组织性能的影响37-39
• 3.2.3 时效温度对材料组织性能的影响39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 TC16钛合金冷镦变形行为特征42-52
• 4.1 冷镦试验42-44
• 4.2 冷镦变形组织性能44-47
• 4.2.1 冷镦变形的不均匀性44-45
• 4.2.2 剪切带形成过程分析45-47
• 4.3 冷镦变形过程微观分析47-50
• 4.3.1 剪切带内微观组织变化47-49
• 4.3.2 剪切带内部马氏体相变49-50
• 4.4. 本章小结50-52
• 5 TC16冷镦开裂及其工艺参数影响52-62
• 5.1 冷镦断裂分析52-56
• 5.1.1 内部微裂纹52-53
• 5.1.2 冷镦表面裂纹53-56
• 5.2 不同组织的冷镦性能56-58
• 5.3 冷镦工艺参数的影响58-61
• 5.3.1 粗糙度与润滑处理58-59
• 5.3.2 冷镦变形速度59-60
• 5.3.3 其他影响因素60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：406354