TC27钛合金的热变形行为及其组织演变规律

发布时间：2017-09-04 11:30

  本文关键词：TC27钛合金的热变形行为及其组织演变规律

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【摘要】：TC27钛合金是我国自主研发的一种新型高强高韧高淬透性的钛合金,可应用于航空航天及兵器行业重要承力部件。本文通过对锻态TC27合金进行等温恒应变速率压缩实验,分析了其热变形行为;分别采用多元线性回归和内变量法构建了该钛合金的本构关系模型;研究了其微观组织的演变规律。主要结论如下:TC27合金的流动应力随着应变的升高而迅速升高,达到最大值后平缓下降,呈现流变软化现象,变形温度越低,这种流变软化现象就越明显。在各变形温度,应变速率为70s-1下,应力-应变曲线在加工硬化和软化作用下出现波动。多元线性回归所构建的本构方程,在700~850℃范围内,误差小于10%的数据点占全部数据点的93.1%;在900~1150℃范围内,误差小于10%的数据点占全部数据点的97.4%。基于内变量(位错密度)构建的本构方程,在700~800℃范围内,误差小于10%的数据点占全部数据点的89.1%;在850~1150℃范围内,误差小于10%的数据点占全部数据点的92.2%。在压缩前,低于α+β/β转变温度的850℃试样,保温了12min存在β相晶粒;高于α+β/β转变温度的900℃试样,保温了2 min存在一定量的α+β等轴组织。变形温度为850℃、70s-1、压缩率从30%-50%时,合金中的初生α相逐渐变得不等轴,且具有一定的方向性。变形温度为900℃时,当压缩率从25%-50%时,β相晶粒明显被压扁。变形温度为900℃时,应变速率为0.001s-1,当压缩率为15%-35%时,发生了少量动态再结晶,β晶粒得到细化,平均晶粒尺寸减小。但压缩率为50%时,晶粒有长大的趋势。在应变速率0.001s-1~70s-1、压缩率50%,700℃时,合金中微观组织与未经变形的原始试样相差不大,组织中α相体积分数较其它温度最多。但在应变速率高达70s-1时,可以观察到大变形区组织发生了局部流动和绝热剪切现象。850℃时,合金中的α相体积分数较其他温度最少。在变形温度从900℃~1150℃,在应变速率较低的情况下,随着变形温度升高,原始β晶粒尺寸增大,晶粒内部也更容易发生动态再结晶,最后细小的再结晶晶粒逐渐取代原始的粗大晶粒。锻态TC27钛合金较适宜的热加工参数范围为:变形温度700℃~1150℃,应变速率0.001s-1、0.01s-1、0.1s-1。而失稳区容易发生在应变速率较高(10s-1和70s-1)的各个温度下。
【关键词】：锻态TC27钛合金 热变形行为 本构关系 组织演变
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 钛合金的发展概况8-9
• 1.2 钛合金分类9-10
• 1.3 α+β 型钛合金的微观组织与性能10-11
• 1.4 α+β 型钛合金的热处理及对其组织和性能的影响11-12
• 1.5 本构关系12-16
• 1.5.1 回归模型13-14
• 1.5.2 内变量模型14-16
• 1.6 本课题的研究内容与意义及目的16-18
• 1.6.1 主要研究内容16
• 1.6.2 研究意义16-17
• 1.6.3 研究目的17-18
• 第2章 试验材料试验方法18-20
• 2.1 引言18
• 2.2 试验材料18
• 2.3 试验方法18-19
• 2.3.1 相同加热温度不同保温时间下的试验18-19
• 2.3.2 等温恒应变速率下热压缩试验19
• 2.4 微观组织观察19-20
• 第3章 锻态TC27钛合金本构关系研究20-40
• 3.1 引言20
• 3.2 TC27钛合金流变行为分析20-25
• 3.2.1 变形温度对TC27钛合金流动应力的影响20-22
• 3.2.2 应变速率对TC27钛合金流动应力的影响22-25
• 3.3 TC27钛合金线性回归本构关系研究25-33
• 3.3.1 Arrhenius型方程的形式25
• 3.3.2 求变形激活能Q25-27
• 3.3.3 Arrhenius型方程对TC27合金适用性分析27-29
• 3.3.4 建立TC27合金的本构方程并确定系数29-31
• 3.3.5 本构方程误差检验31-33
• 3.4 基于内部变量的物理模型33-38
• 3.4.1 基于内部变量（位错密度）的TC27钛合金本构关系的建立33-36
• 3.4.2 精度验证36-38
• 3.5 小结38-40
• 第4章 变形参数对TC27钛合金微观组织的影响40-69
• 4.1 引言40
• 4.2 保温时间及加热温度对TC27合金变形前组织的影响40-44
• 4.2.1 加热温度为 950℃时不同保温时间对变形前组织的影响40-41
• 4.2.2 加热温度为 900℃时不同保温时间对变形前组织的影响41-42
• 4.2.3 加热温度为 850℃时不同保温时间对变形前组织的影响42-43
• 4.2.4 加热温度为 800℃时不同保温时间对变形前组织的影响43-44
• 4.2.5 保温时间相同时加热温度对变形前组织的影响44
• 4.3 压缩率对TC27合金组织的影响44-49
• 4.3.1 应变速率 70s~(-1)、变形温度为 850℃时变形量对组织的影响44-46
• 4.3.2 应变速率 70s~(-1)、变形温度为 900℃时压缩率对组织的影响46-47
• 4.3.3 应变速率 0.001s~(-1)、变形温度 850℃时压缩率对组织的影响47-48
• 4.3.4 应变速率 0.001s~(-1)、变形温度为 900℃时压缩率对组织的影响48-49
• 4.4 压缩率相同时应变速率和变形温度对组织的影响及分析49-50
• 4.4.1 压缩率相同时应变速率对组织的影响及分析49-50
• 4.4.2 压缩率相同时变形温度对组织的影响及分析50
• 4.5 变形温度与应变速率对TC27合金微观组织的影响50-67
• 4.5.1 应变速率为 0.001s~(-1)时变形温度对组织的影响50-52
• 4.5.2 应变速率为 0.01s~(-1)时变形温度对组织的影响52-54
• 4.5.3 应变速率为 0.1s~(-1)时变形温度对组织的影响54-56
• 4.5.4 应变速率为 1s~(-1)时变形温度对组织的影响56-58
• 4.5.5 应变速率为 10s~(-1)时变形温度对组织的影响58-60
• 4.5.6 应变速率为 70s~(-1)时变形温度对组织的影响60-62
• 4.5.7 变形温度相同时应变速率对组织的影响62-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第5章 结论69-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士期间发表的论文77-78
• 致谢78-79

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本文编号：791279