热加工对Ti55531合金显微组织及力学性能的影响

发布时间：2017-09-14 06:06

  本文关键词：热加工对Ti55531合金显微组织及力学性能的影响

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【摘要】：近β钛合金由于具有轻质、高强、高韧的优点,被广泛应用于飞机起落架、机翼连接紧固件等关键部位。本文主要研究高强高韧近β钛合金Ti55531热加工过程中的显微组织演化与性能良好匹配的实现,通过Ti55531合金在不同变形条件下的常规锻造及等温锻造实验,掌握合金显微组织对不同热成形工艺参数的依赖规律,分析不同显微结构对Ti55531合金成形后的强塑性能的影响,以期为近β钛合金热力耦合作用机制的理论研究和锻造成形-成性工艺的制定提供参考。快速变形条件下,Ti55531合金晶粒组织呈现动态回复型的拉长特征,锻后空冷过程中在三角晶界等位置形成亚动态再结晶等轴β晶粒。快速变形导致合金β晶界发生显著碎化,并且在固溶时效过程中影响晶界α相的分布与形貌。等温锻造条件下,Ti55531合金β晶界完整性较好,热处理后析出连续晶界α,并且α条的厚度与变形温度和应变速率相关。随着变形温度的升高,合金中初生等轴α相减少,晶界完整性提高,析出的晶界α条更加连续;随着应变速率的升高,基体内部出现明显的再结晶特征。随着变形量的增加,合金内部变形拉长特征越明显,并且晶界α相随着变形量的增加而变薄。近β钛合金中,β相对其变形总应力水平高低的影响更为显著。β晶界对位错阻碍作用占总强度贡献不足15%,且随着温度升高,比例逐渐降低。提高基体中α相含量,减小析出的α相尺寸及析出的层片状α相的厚度,都可以提高两相钛合金的强度。时效温度较低,基体中会形成硬脆ω相,严重影响材料塑性。但低温条件变形保留的较多缺陷可以破坏β基体的晶格完整性,抑制ω相的形成,从而可以获得较好的塑性。降低固溶温度,升高时效温度对降低Ti55531合金强化程度,提高塑性性能具有明显作用。等温锻造条件下,805和820℃变形后合金的强度随变形温度升高而升高,塑性则出现降低,820-845℃温度区间内变形后Ti55531合金的塑性性能能维持较好水平(延伸率6%,断面收缩率17%),并在此温度区间内随变形温度升高塑性出现较大提高。应变速率为0.01s-1时,合金的强度最大,塑性最低。应变速率为0.1s-1,材料具有较好的强塑性匹配,较低应变速率0.001s-1变形后合金的强度维持在较低水平但塑性性能最好;随着变形量由20%增加到60%,合金强度逐渐增加,变形量升高至80%时,合金强度则出现显著下降,变形量从40%增至80%,合金塑性可以明显得到改善。
【关键词】：Ti55531合金 热加工 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 论文的主要创新与贡献7-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 钛及钛合金概述10-14
• 1.1.1 钛及钛合金10
• 1.1.2 钛合金的典型分类10-12
• 1.1.3 钛合金组织类型及其性能12-14
• 1.2 钛合金锻造工艺14-16
• 1.2.1 钛合金常规锻造14-15
• 1.2.2 钛合金等温锻造15-16
• 1.3 Ti55531合金的热加工行为16-20
• 1.3.1 Ti55531合金的热成形行为17-19
• 1.3.2 Ti55531合金的热处理工艺19-20
• 1.4 本文的研究背景及意义20
• 1.5 本文的研究内容20-22
• 第2章 实验研究内容及方法22-28
• 2.1 引言22
• 2.2 实验用原材料22-23
• 2.3 实验方案及方法23-26
• 2.3.1 相变点的测定23
• 2.3.2 常规锻造试验方案23-24
• 2.3.3 等温锻造实验方案24-26
• 2.4 理化测试方法26-28
• 第3章 Ti55531合金热加工后的显微组织特点28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 常规锻造后Ti55531合金的显微组织28-34
• 3.2.1 变形后的显微组织28-31
• 3.2.2 固溶时效处理后的显微组织31-34
• 3.3 等温锻造后Ti55531合金的显微组织34-39
• 3.3.1 制度I热处理后的组织演化34-35
• 3.3.2 制度II热处理后的组织演化35-39
• 3.4 本章小结39-42
• 第4章 钛合金的性能分析42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 钛合金的强度42-50
• 4.2.1 α和β两相耦合系统的强度42-45
• 4.2.2 晶界强化的贡献45-48
• 4.2.3 α/β相界对钛合金强度的影响48-50
• 4.3 钛合金的塑性性能50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 Ti55531合金热加工后的强塑性能54-66
• 5.1 引言54
• 5.2 常规锻造后Ti55531合金的性能54-56
• 5.3 等温锻造后Ti55531合金的性能56-63
• 5.3.1 制度I热处理后的性能56-59
• 5.3.2 制度II热处理后的室温性能59-63
• 5.4 本章小结63-66
• 主要结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72-74
• 致谢74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 刘毅;张洞川;陈家林;吴霏;罗锡明;陈登权;;铱片的显微组织与室温拉伸断裂机制研究[J];贵金属;2015年03期

2 胡亮;郭顺;孟庆坤;赵新青;;热-机械处理对亚稳β钛合金微观组织和力学性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2015年01期

3 黄剑锋;雍岐龙;孙新军;李昭东;;热处理工艺对Ti55531钛合金显微组织与拉伸性能的影响[J];机械工程材料;2014年08期

4 秦冬阳;卢亚锋;刘茜;周廉;;近β马氏体钛合金中的β→ω相变[J];材料导报;2012年05期

5 高玉社;李少强;张钢;朱晓刚;张晓园;杜予T，

本文编号：848299