本文關(guān)鍵詞：TB8鈦合金熱變形行為及預(yù)時效對其超塑性的影響研究

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【摘要】：TB8是一種超高強(qiáng)度亞穩(wěn)定β鈦合金,在航空航天領(lǐng)域?qū)τ谟袦囟纫蟮慕Y(jié)構(gòu)件方面應(yīng)用廣泛。熱變形后的顯微組織直接影響結(jié)構(gòu)件的性能,因此研究鈦合金熱變形行為對獲得組織和性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)件具有重要意義。較高的β穩(wěn)定元素含量決定TB8鈦合金的超塑性較低,能否在超塑性變形前通過對其進(jìn)行某種處理,使TB8鈦合金獲得更好的超塑性,使這類材料在超塑性成形領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。本文通過對TB8鈦合金在溫度750～900℃、應(yīng)變速率0.001～10 s~(-1)條件下的熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn),研究其高溫塑性變形行為和顯微組織演變規(guī)律,并運(yùn)用壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立加工圖獲得較佳的熱加工工藝參數(shù)。通過對TB8鈦合金進(jìn)行不同參數(shù)的預(yù)時效處理,然后再進(jìn)行超塑性拉伸試驗(yàn),獲得超塑性延伸率及拉伸試驗(yàn)后不同部位顯微組織的變化規(guī)律,得到最大延伸率時所對應(yīng)的預(yù)時效工藝參數(shù)。主要研究工作如下:(1)根據(jù)熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立TB8鈦合金流變應(yīng)力的本構(gòu)方程,得到該合金在此變形參數(shù)范圍內(nèi)的熱變形激活能Q=284.65 KJ/mol,對該模型進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)該模型精確度較高。研究該合金顯微組織演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在兩相區(qū)變形時,無論應(yīng)變速率如何變化,顯微組織始終呈現(xiàn)出發(fā)生動態(tài)回復(fù)后的帶狀組織。只有在單相區(qū)、較低應(yīng)變速率下才發(fā)生明顯動態(tài)再結(jié)晶而呈現(xiàn)出晶粒細(xì)小且均勻的等軸組織。在單相區(qū)、高應(yīng)變速率條件下晶粒沿著垂直于變形方向被壓扁拉長,此時以動態(tài)回復(fù)作為主要軟化機(jī)制。(2)構(gòu)建TB8鈦合金基于Prasad和Murty判據(jù)下的加工圖,預(yù)測失穩(wěn)變形區(qū)在兩相區(qū)和高應(yīng)變速率條件下,失穩(wěn)變形區(qū)為:溫度750～780℃,應(yīng)變速率0.03～10s~(-1);溫度780～900℃,應(yīng)變速率0.35～10s~(-1)。在失穩(wěn)變形區(qū),顯微組織呈現(xiàn)出帶狀組織、局部流動、β晶粒不均勻變形等失穩(wěn)缺陷。穩(wěn)定變形區(qū)在單相區(qū)且較低應(yīng)變速率條件下,較佳的穩(wěn)定變形區(qū)是:溫度815～885℃,應(yīng)變速率0.03～0.1 s~(-1)。在穩(wěn)定變形區(qū)時,呈現(xiàn)出發(fā)生明顯動態(tài)再結(jié)晶后的等軸組織。(3)總結(jié)不同預(yù)時效溫度、時間對超塑性延伸率和斷口部位組織的影響,獲得TB8鈦合金最佳超塑性時所對應(yīng)的預(yù)時效工藝參數(shù)為:520℃,40min,此時的超塑性延伸率高達(dá)362%。較相同拉伸溫度840℃、低一個數(shù)量級的應(yīng)變速率10-4 s~(-1)條件時(未預(yù)時效處理),延伸率更高,提高了超塑性成形效率,且拉伸斷口部位的組織晶粒細(xì)小。
【關(guān)鍵詞】：TB8鈦合金 熱變形行為 加工圖 預(yù)時效 超塑性
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V252.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 引言8-9
• 1.2 β 鈦合金概述9-11
• 1.2.1 β 鈦合金的分類及特點(diǎn)9
• 1.2.2 TB8鈦合金的概述9-11
• 1.3 鈦合金熱變形行為研究11-13
• 1.3.1 材料在熱變形時的流變應(yīng)力與軟化機(jī)制關(guān)系分析11-12
• 1.3.2 顯微組織演變規(guī)律12-13
• 1.3.3 變形區(qū)的預(yù)測13
• 1.4 鈦合金的超塑性研究13-14
• 1.5 預(yù)時效工藝研究現(xiàn)狀14-15
• 1.6 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法17-22
• 2.1 引言17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料17-18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法18-22
• 2.3.1 熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)18-19
• 2.3.2 預(yù)時效實(shí)驗(yàn)及超塑性拉伸試驗(yàn)19-20
• 2.3.3 顯微組織觀察20-22
• 第三章 TB8鈦合金熱變形行為研究22-37
• 3.1 引言22
• 3.2 熱變形參數(shù)對TB8鈦合金流變應(yīng)力的影響22-25
• 3.2.1 溫度對流變應(yīng)力的影響22-24
• 3.2.2 應(yīng)變速率對流變應(yīng)力的影響24-25
• 3.3 建立TB8鈦合金流變應(yīng)力數(shù)學(xué)模型25-30
• 3.3.1 建立流變應(yīng)力數(shù)學(xué)模型25-29
• 3.3.2 TB8鈦合金流變應(yīng)力模型的驗(yàn)證29-30
• 3.4 熱變形參數(shù)對TB8鈦合金顯微組織的影響30-35
• 3.4.1 變形溫度對顯微組織的影響30-31
• 3.4.2 應(yīng)變速率對顯微組織的影響31-34
• 3.4.3 變形程度對顯微組織的影響34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-37
• 第四章 TB8鈦合金加工圖的構(gòu)建及分析37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 熱加工圖理論介紹37-38
• 4.2.1 原子論模型37-38
• 4.2.2 基于動態(tài)材料模型38
• 4.3 加工圖中變形區(qū)的判據(jù)38-40
• 4.3.1 Prasad判據(jù)39
• 4.3.2 Murty判據(jù)39-40
• 4.4 基于Prasad判據(jù)的TB8鈦合金加工圖40-43
• 4.4.1 構(gòu)建加工圖的方法40
• 4.4.2 分析基于Prasad判據(jù)的加工圖40-43
• 4.5 基于Murty判據(jù)的TB8鈦合金加工圖43-48
• 4.5.1 構(gòu)建加工圖43
• 4.5.2 分析基于Murty判據(jù)的加工圖43-48
• 4.6 本章小結(jié)48-50
• 第五章 預(yù)時效對TB8鈦合金延伸率及拉伸后組織的影響50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 TB8鈦合金的超塑性50-52
• 5.3 預(yù)時效工藝參數(shù)對TB8鈦合金超塑性延伸率的影響52-56
• 5.3.1 預(yù)時效時間對TB8鈦合金超塑性延伸率影響52-53
• 5.3.2 預(yù)時效溫度對TB8鈦合金超塑性延伸率影響53-56
• 5.4 預(yù)時效工藝對TB8鈦合金超塑性拉伸后不同部位組織的影響56-60
• 5.4.1 預(yù)時效時間對TB8鈦合金超塑性拉伸后不同部位組織的影響56-58
• 5.4.2 預(yù)時效溫度對TB8鈦合金超塑性拉伸后不同部位組織的影響58-60
• 5.5 TB8鈦合金獲得最佳超塑性時的預(yù)時效工藝60
• 5.6 本章小結(jié)60-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-65
• 6.1 結(jié)論62-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 發(fā)表論文和參加科研情況69-70
• 致謝70

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