《北京有色金属研究总院》2015年博士论文

发布时间：2016-11-20 15:13

  本文关键词：Cr含量对Ti5Mo5V3Al-xCr系钛合金显微组织与性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

《北京有色金属研究总院》 2015年

Cr含量对Ti5Mo5V3Al-xCr系钛合金显微组织与性能的影响

崔雪飞  

【摘要】：Ti5Mo5V3Al-xCr(x=1.0-9.0)系列钛合金是近年来研制的具有高强性能的一系列新型β钛合金。本文选取Cr含量分别为1.0%,3.0%,5.0%,7.0%和9.0%的五种Ti5Mo5V3Al-xCr系列合金为研究对象,通过采用计算法、金相法、差示扫描量热法以及原位热膨胀法对五种合金在连续冷却过程和等温时效过程中的固态相变进行了研究。采用恒应变速率热压缩实验,对合金系的热变形行为进行了研究。通过不同热处理工艺对合金系的力学性能进行了研究。结合金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及X射线衍射(XRD)等分析手段探讨了Cr含量对合金系性能和显微组织的影响规律和影响机制,并评价了不同Cr含量合金的综合性能匹配,分析了宽Cr含量范围内的Ti5Mo5V3Al-xCr系合金的应用特点及适用的工程应用类型。结果表明：Ti5Mo5V3Al-xCr (x=1.0、3.0、5.0、7.0、9.0)合金稳定β相的能力随Cr含量的增加而提高,T(α+β)/β随着Cr含量的增加呈线性降低趋势,每增加1%的Cr含量,相变点降低约17.5℃左右。Cr含量的增加造成参与α+β→β转变的α相数量减少是造成相变温度降低的内在原因。等温相变动力学研究结果显示1Cr和3Cr合金在420℃～620℃试验温度范围内均具有较快的相变速度；5Cr和7Cr合金在520℃～620℃的相变速度较快；9Cr合金则在试验温度范围内均具有较慢的相变速度。五种不同Cr含量合金在a+fl两相区热变形时,应力曲线具有明显软化峰,软化机制以动态再结晶为主。β相区热变形时,应力曲线无明显软化峰,软化机制以动态回复为主。合金在相变点以下温度(973K)以较低的应变速率(0.001s-1)热变形和相变点以上温度(1123K)以较高的应变速率(0.1s-1)热变形时可获得较为理想的热变形组织结构。低应力水平流变应力本构方程适合描述合金系在单相区的热变形行为,而高应力水平流变应力本构方程适合描述合金在两相区的热变形行为。合金流变应力对温度的敏感性随着Cr含量的增加和应变速率的增加而降低。对应变速率的敏感性随着变形温度的增加而增加。两相区热变形时,合金的热变形激活能随Cr含量的增加而降低。单相区热变形时,合金的热变形激活能与合金初始晶粒尺寸相关。合金系的时效强化能力随Cr含量的增加而降低,强化机制为αs相的析出强化,αs相的析出数量和尺寸决定时效强度的高低。Cr含量的增加导致等温时效阶段可分解的β相体积分数的减少从而造成αs相的析出数量减少是合金强化效应随Cr含量增加而下降的主要因素。1Cr-7Cr四种不同Cr含量合金可通过等效时效工艺[575-15(x-1)]℃/[2+1.5(x-1)]h获得相当的强度。5Cr合金表现出了较好的相稳定性、强化效应、强塑性匹配以及热加工性能的匹配,具有作为高强高韧结构件应用的潜力。工程应用分析表明,1 Cr和3Cr合金适合于通过热变形成型作为高强度和高硬度结构件使用；5Cr合金兼具可冷、热成型特点,适合作为高强高韧结构件使用；7Cr和9Cr合金适合通过冷变形方式成型,作为冷轧板材使用,9Cr合金还适合以温拉的成型方式制备丝材。整体上,随着合金中Cr含量的增加导致的稳定β相能力的提高,合金系适宜的变形加工方式由热变形向冷变形方式过渡。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23
【目录】：

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本文编号：183698