【摘要】：Ti-55531(Ti-5Mo-5Cr-5V-3Al-1Zr)合金具有高的抗拉強度、良好的斷裂韌性和淬透性,有很好的應(yīng)用前景。由于Ti-55531合金熱處理強化主要依賴時效析出的條狀α相,因此合金強度與條狀α相的形貌、尺寸、數(shù)量和分布密切相關(guān)。但時效過程中α相從亞穩(wěn)態(tài)β基體中析出速率快且尺寸小,因而鮮有文獻報道過α相的析出行為。基于此,本文利用電流快速加熱方法系統(tǒng)地研究了Ti-55531合金α相的析出長大行為,并討論了不同形態(tài)α相對合金拉伸斷裂影響。首先,采用自主設(shè)計的電加熱夾具對Ti-55531合金進行直接電阻短時加熱,通過不同方式的時效處理后快速冷卻,觀察α相不同生長階段的形貌和取向;其次,對不同時效制度處理的試樣進行室溫拉伸實驗,研究不同形態(tài)α相對合金拉伸斷裂的影響。通過以上研究,得出以下結(jié)論:高溫時效處理時α相從β晶內(nèi)析出呈現(xiàn)三種形態(tài):三角形、集束狀和樹枝狀。合金經(jīng)過時效20 min處理,α相會完全布滿β晶粒。在斷裂過程中,位錯會堆積在三角形形態(tài)α相的內(nèi)部或者α/β界面處,應(yīng)力集中萌生裂紋;集束狀α相阻礙位錯運動能力十分有限,使得變形及位錯都聚集在β晶界,從而形成沿晶擴展的裂紋;樹枝狀形態(tài)α相容易引局部硬化,使其內(nèi)部形成微裂紋。雙級時效處理時,在ω輔助形核下會獲得超細化α相,尺寸約為0.1μm,僅為普通α相的1/5。超細化α相呈現(xiàn)兩種形態(tài):短棒狀和集束狀。超細化的α相可以顯著提高合金強度,但合金在彈性階段就發(fā)生斷裂,此時合金抗拉強度為1620 Mpa。拉伸斷裂機制研究表明,短棒狀α相會隨著β基體共同運動,最終因β基體局部變形超過合金極限而形成微裂紋;集束狀α相會引起位錯堆積在β晶界,導(dǎo)致β晶界處產(chǎn)生微裂紋。準(zhǔn)原位拉伸分析指出,在拉伸過程中單一β相的組織內(nèi)會出現(xiàn)大量滑移線和亞晶界,斷裂時微裂紋主要在滑移線和晶界處形核。析出條狀α相可以有效地阻礙位錯的運動,使得原本大量聚集在滑移線及晶界附近的位錯都釘扎在α相內(nèi)部,緩解了滑移線及晶界附近的應(yīng)力集中,提高合金強度的同時也改善了塑性。但是在晶界附近易形成集束α相,引起局部硬化,導(dǎo)致微裂紋在集束α相邊界處形核并擴展,它是降低合金塑性最主要的原因。
【圖文】：

圖 1-2 鈦合金在飛機中的使用量[8]Fig. 1-2 The usage of titanium alloy in aircraft分類異構(gòu)晶體的特點，通過添加適量的合金元素1-3 所示。根據(jù)各種元素對鈦的同素異構(gòu)晶體幾個元素：度影響很小的中性元素，他們在任意兩相之體，常見元素有：Zr、Hf。度的α穩(wěn)定元素，這類元素在α相中具有較合金強度的同時還能減小合金密度，其含度的β穩(wěn)定元素，這類元素通常擁有與β相元素可以顯著提高合金強度且保持較高的塑]。α型α+β型亞穩(wěn)態(tài)β型穩(wěn)定β型

圖 1-2 鈦合金在飛機中的使用量[8]Fig. 1-2 The usage of titanium alloy in aircraft類異構(gòu)晶體的特點，通過添加適量的合金元素-3 所示。根據(jù)各種元素對鈦的同素異構(gòu)晶體轉(zhuǎn)幾個元素：影響很小的中性元素，他們在任意兩相之中體，，常見元素有：Zr、Hf。度的α穩(wěn)定元素，這類元素在α相中具有較高合金強度的同時還能減小合金密度，其含量度的β穩(wěn)定元素，這類元素通常擁有與β相相元素可以顯著提高合金強度且保持較高的塑性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG146.23

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