TC4钛合金循环热氢处理改性研究

发布时间：2017-08-24 13:43

  本文关键词：TC4钛合金循环热氢处理改性研究

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【摘要】：钛合金的热氢处理技术是利用氢的可逆合金化作用改变钛合金的相组成和微观组织,从而改善其力学性能。本文对TC4钛合金的吸氢行为进行了系统的研究,包括：置氢处理过程中置氢温度、氢压、置氢时间等参量与氢含量的关系,氢压及合金中氢分布与保温时间的关系。利用室温压缩实验,研究了热处理方式对一次置氢TC4钛合金和循环置氢TC4钛合金室温力学性能的影响,从而确定利于钛合金室温增塑的循环热氢处理工艺。利用OM、XRD、SEM、TEM等材料分析测试设备,结合室温压缩实验,研究了TC4钛合金循环热氢处理过程中微观组织形貌、相组成及其含量等微观组织结构的演变规律、循环热氢处理工艺对TC4钛合金室温力学性能的影响规律以及循环置氢钛合金室温塑性变形后的微观组织、断口形貌等的演变规律。试验结果表明：钛合金吸氢是一个放热和扩散过程,随着置氢温度的升高,氢含量先增加后降低；随着氢压的增加,氢含量几乎呈线性增加；随着保温时间的增加,氢压先急速降低后缓慢降低直至不变,氢含量先快速增加后趋于稳定,氢分布随保温时间的增加逐渐趋于一致。利于钛合金室温增塑的循环热氢处理工艺为：每次置氢温度均为750℃,保温时间为120min,循环置氢结束后需要对试样进行固溶淬火处理,固溶温度为850℃保温30min,水淬。合金经循环热氢处理后,组织形貌发生变化。经不同次数置氢处理后,试样均出现细小的针状马氏体α和粗大的针状马氏体α",有6氢化物生成,β相的含量增加。置氢二次时试样的组织较细小,晶粒比较均匀,且p相的相对含量最高。室温压缩实验后,循环置氢试样均产生裂纹。随着置氢次数的增加,试样的极限变形率先增加后降低,但均高于未置氢合金,置氢二次时最大,较未置氢合金提高了22.1%;抗压强度基本保持不变；屈服强度先降低后稍有增加,置氢二次时最低,较未置氢合金降低了11.1%；弹性模量大致呈逐渐降低的趋势,最大降幅为11.6%。总之,循环热氢处理对TC4钛合金的室温压缩性能有改善的作用,且置氢二次时对压缩性能的改善效果最佳。与置氢合金相比,极限变形率提高了22.1%,抗压强度不变,屈服强度降低了11.1%。
【关键词】：TC4钛合金 循环热氢处理 微观组织 力学性能
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第1章 绪论16-23
• 1.1 引言16-17
• 1.2 氢在钛合金中的作用及其行为研究17-19
• 1.2.1 氢在钛合金中的特性17
• 1.2.2 氢在钛合金中的溶解17-18
• 1.2.3 氢在钛合金中的扩散过程18-19
• 1.2.4 氢在钛合金中的作用原理19
• 1.3 钛合金的热氢处理技术19-22
• 1.3.1 热氢处理技术的概况19-20
• 1.3.2 热氢处理技术的国内外研究现状20-21
• 1.3.3 热氢处理对钛合金微观组织和相成分的影响21
• 1.3.4 热氢处理对钛合金力学性能的影响21-22
• 1.4 本课题研究的目的及主要研究内容22-23
• 第2章 实验材料与研究方法23-27
• 2.1 实验材料23
• 2.2 循环热氢处理工艺23-24
• 2.3 热处理工艺24-25
• 2.4 组织结构分析及性能测试方法25-27
• 2.4.1 组织观察25
• 2.4.2 X射线衍射仪25
• 2.4.3 扫描电子显微镜25
• 2.4.4 透射电子显微镜25
• 2.4.5 室温压缩实验25-27
• 第3章 TC4钛合金吸氢行为的研究27-34
• 3.1 置氢温度对氢含量的影响27-28
• 3.2 初始氢压对氢含量的影响28-29
• 3.3 保温时间对氢压的影响29-30
• 3.4 保温时间对氢含量的影响30-31
• 3.5 保温时间对氢分布的影响31-32
• 3.6 TC4钛合金吸氢时氢的扩散路径32-33
• 3.7 置氢工艺的确定33
• 3.8 本章小结33-34
• 第4章 TC4钛合金循环热氢处理工艺研究34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 热处理方式对一次置氢TC4钛合金室温力学性能的影响34-37
• 4.2.1 一次置氢试样的室温压缩性能34-35
• 4.2.2 一次置氢+固溶时效试样的室温压缩性能35-37
• 4.3 热处理方式对循环置氢TC4钛合金室温力学性能的影响37-40
• 4.3.1 循环置氢TC4钛合金试样的室温压缩性能37-38
• 4.3.2 循环置氢+固溶淬火TC4钛合金试样的室温压缩性能38-39
• 4.3.3 循环置氢+固溶淬火对等轴TC4钛合金室温压缩性能的影响39-40
• 4.4 循环热氢处理工艺的确定40
• 4.5 本章小结40-42
• 第5章 循环热氢处理对TC4钛合金微观组织结构的影响42-49
• 5.1 引言42
• 5.2 微观组织分析42-44
• 5.3 X射线衍射结果分析44-45
• 5.4 透射电镜结果分析45-48
• 5.5 本章小结48-49
• 第6章 循环热氢处理对TC4钛合金室温压缩行为的影响49-61
• 6.1 引言49
• 6.2 置氢次数对TC4钛合金室温压缩性能的影响49-53
• 6.3 不同置氢次数试样的室温压缩应力应变曲线数学模型53-56
• 6.4 压缩变形后合金的断口形貌及组织分析56-58
• 6.5 钛合金循环热氢处理室温增塑机理58-59
• 6.5.1 钛合金循环热氢处理室温增塑的微观机理58-59
• 6.5.2 循环置氢钛合金最佳处理工艺和室温塑性加工条件59
• 6.6 本章小结59-61
• 第7章 结论61-63
• 参考文献63-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：731638