TA15钛合金β锻动态再结晶行为及其预测模型研究

发布时间：2017-05-30 14:13

  本文关键词：TA15钛合金β锻动态再结晶行为及其预测模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： TA15钛合金属于高铝当量损伤容限型钛合金,是我国航空工业中重要的结构材料之一。由于该合金在β相区锻造过程中容易出现“晶粒粗化”现象,而利用动态再结晶细化晶粒的原理以控制材料晶粒度则是解决上述问题的关键。为了掌握TA15钛合金β相区锻造过程中动态再结晶组织的演变规律,实现其强度-塑性-损伤容限之间的良好匹配,并指导生产实际,本文采用等温恒应变速率压缩试验,借助金相分析系统,研究了TA15钛合金β热变形时的动态再结晶行为,并在此基础上首次构建了动态再结晶的预测模型。主要研究内容及结果如下: 通过分析TA15钛合金不同应变速率下的真应力-真应变曲线,发现流动应力对应变速率较为敏感,应变速率每增加一个数量级,峰值应力大约增加5～20MPa;低应变速率(0.001s~(-1),0.01s~(-1))下的流变曲线属于动态再结晶型,其主要软化机制为动态再结晶,而高应变速率(0.1s~(-1),1s~(-1))下的流变曲线属于动态回复型,其主要软化机制为“绝热温升效应”。 采用金相分析系统对不同应变速率和应变量变形后的微观组织进行了观察与测量。结果表明:提高应变速率能够明显细化晶粒,但不同应变速率对动态再结晶的细化程度不同,低应变速率(0.001s~(-1),0.01s~(-1))下提高应变速率对晶粒细化程度较大,而高应变速率(0.1s~(-1),1s~(-1))下对晶粒细化程度则较小;从晶粒细化效果和组织均匀性考虑,较佳的应变速率为0.01s~(-1),此时获得的动态再结晶组织较为均匀细小;低应变速率下,TA15钛合金β热变形过程中的变形组织以发生不连续动态再结晶为主,而高应变速率下,则以发生连续动态再结晶为主。 根据再结晶形核与长大理论以及动力学基本特点,推导出材料动态再结晶的理论数学模型,并在此基础上构建了TA15钛合金1050℃时的动态再结晶预测模型。结果表明:TA15钛合金β热变形过程中动态再结晶的热激活能Q值为313.442kJ/mol,临界应变ε_c与峰值应变ε_p的关系方程为:ε_c = 0. 8455×εp;动态再结晶临界应变预测模型的具体表达式为:ε_c =0 .1245×Z~(0.0718),式中Z为Zener-Holloman参数方程;动态再结晶晶粒尺寸预测模型的具体表达式为:d = 10 .8134×Z~(-0.3261)μm ;动态再结晶动力学预测模型的具体表达式为:X_(dyn)= 1-exp[-0.1146×(ε-ε_c)ε_p]1.1998。
【关键词】：TA15钛合金 β相区锻造 动态再结晶 预测模型 微观组织
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG111.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 钛合金及其成形技术8-12
• 1.1.1 钛合金的应用与发展8-9
• 1.1.2 钛合金的锻造成形技术9-11
• 1.1.3 TA15 钛合金概况11-12
• 1.2 动态再结晶综述12-18
• 1.2.1 材料热变形过程中的软化机制12-13
• 1.2.2 低层错能金属的动态再结晶13-15
• 1.2.3 高层错能金属的动态再结晶15-16
• 1.2.4 动态再结晶形核与长大机制16-18
• 1.3 材料热变形行为的研究方法18-19
• 1.4 本文研究的目的、意义及内容19-21
• 1.4.1 研究目的及意义19-20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 试验材料及方法21-27
• 2.1 试验方案21-22
• 2.2 试验材料22
• 2.3 试验方法22-27
• 2.3.1 等温恒应变速率压缩试验22-24
• 2.3.2 金相组织观察24
• 2.3.3 动态再结晶模型结构24-27
• 第三章 TA15钛合金β锻动态再结晶行为研究27-47
• 3.1 引言27-28
• 3.2 真应力-真应变曲线分析28-30
• 3.3 TA15 钛合金在1050℃时动态再结晶发生的临界条件30-34
• 3.3.1 基于加工硬化率曲线的临界应变值确定30-32
• 3.3.2 基于金相组织观察的临界应变值确定32-33
• 3.3.3 应变速率对临界应变值的影响33-34
• 3.4 TA15 钛合金1050℃时动态再结晶的晶粒生长规律34-39
• 3.4.1 应变量及应变速率对变形试样微观组织的影响34-37
• 3.4.2 应变量及应变速率对动态再结晶晶粒尺寸的影响37-39
• 3.5 TA15 钛合金在1050℃时动态再结晶的动力学规律39-42
• 3.5.1 应变量及应变速率对动态再结晶体积分数的影响39-40
• 3.5.2 等温动态再结晶动力学曲线的分析40-42
• 3.6 TA15 钛合金β锻动态再结晶机理的初步研究42-46
• 3.6.1 动态再结晶形核机制的初步分析42-44
• 3.6.2 动态再结晶机理的初步分析44-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第四章 TA15钛合金β锻动态再结晶预测模型研究47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 动态再结晶临界应变预测模型的构建47-52
• 4.3 动态再结晶晶粒尺寸预测模型的构建52-59
• 4.4 动态再结晶动力学预测模型的构建59-63
• 4.5 本章小结63-65
• 第五章 结论65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士期间发表的论文72-73
• 致谢73-74

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本文编号：407310