本文關鍵詞：TC21鈦合金片層組織的等軸化行為研究

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【摘要】：TC21鈦合金是一種新型的損傷容限型鈦合金,因其高強度、高韌性等特點,被廣泛應用于航空材料的結構件。因鈦合金片層組織具有很強的高溫組織穩(wěn)定性,且導熱性能差,在α+β相區(qū)變形易產(chǎn)生缺陷,會導致變形困難,很難獲得較為理想的加工件,因此需在α+β相區(qū)進行大塑性變形來實現(xiàn)等軸化。本文主要對片層TC21鈦合金,在變形溫度760℃~920℃、應變0.16~0.91和應變速率0.001s-1~10s-1范圍內(nèi)進行等溫恒應變速率熱壓縮實驗,繪制出該合金在不同變形參數(shù)下的應力-應變曲線,并利用金相顯微鏡、掃描電鏡及透射電鏡分析了變形參數(shù)對變形組織的影響規(guī)律,研究了片層組織的等軸化機理,建立了等軸化動力學模型。分析流動應力曲線得出:應變在很小值時,流動應力已經(jīng)達到峰值,隨應變增大,流動應力降低,溫度和應變速率對其也有一定的影響。通過金相顯微鏡對變形組織進行分析發(fā)現(xiàn),在TC21鈦合金片層組織等軸化進程中,變形參數(shù)的影響非常大。溫度升高,α相的等軸化百分比和等軸化的α相直徑增大,但高溫容易產(chǎn)生相變,使α相體積減少;應變速率主要影響的是等軸化百分比和α相的形態(tài),高應變速率下易產(chǎn)生局部流動和絕熱剪切帶等缺陷,低應變速率下的缺陷基本消失,且片層組織等軸化非常明顯;在應變逐漸增大的條件下,片層α相形態(tài)開始發(fā)生改變,先變?yōu)殚L條狀或彎折狀,最后分離,形成等軸組織。獲得TC21鈦合金等軸化的較為合理的變形參數(shù)范圍:溫度為880℃~920℃,應變速率0.001s-1~0.01s-1和應變0.59~0.91。通過掃描電鏡、透射電鏡對片層TC21鈦合金等軸化機理分析發(fā)現(xiàn),片層α相等軸化是擴散和形變機制共同作用的結果。在應變速率低的情況下,位錯滑移可以彌補變形所產(chǎn)生的缺陷,并且將片層分割,形成亞晶組織。在應變速率高的情況下,易出現(xiàn)形變孿晶,β相沿孿晶形成的α/α界面楔入,導致其分離,實現(xiàn)等軸化。片層α相的彎折與平直分離也是導致等軸化的一個因素。擴散貫穿片層TC21鈦合金等軸化的整個過程,且易發(fā)生在晶界和位錯等缺陷處,因為在這個位置的結構復雜,原子的排列不規(guī)則等原因。通過分析變形參數(shù)對TC21鈦合金片層α相等軸化規(guī)律影響,建立了α相等軸化動力學模型,在該模型中,α相等軸化百分比的實驗值與計算值基本吻合,能夠表征TC21鈦合金等軸化動力學過程。
【關鍵詞】：TC21鈦合金 片層α相 變形參數(shù) 等軸化 微觀組織
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 鈦及鈦合金簡介8-11
• 1.1.1 鈦合金的分類8-9
• 1.1.2 α+β型鈦合金的微觀組織與性能9-10
• 1.1.3 鈦合金的發(fā)展趨勢及應用10-11
• 1.1.3.1 鈦合金的發(fā)展趨勢10-11
• 1.1.3.2 鈦合金的應用11
• 1.2 TC21鈦合金的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 鈦合金片層組織等軸化（球化）研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 鈦合金片層組織等軸化（球化）機制概述13-16
• 1.4.1 Rayleigh表面張力擾動模型13
• 1.4.2 動態(tài)再結晶模型13-14
• 1.4.3 晶界分離模型14-15
• 1.4.4 板條剪切模型15-16
• 1.4.5 其它等軸化模型16
• 1.5 本文研究目的及研究內(nèi)容16-17
• 第2章 實驗材料與方法17-20
• 2.1 實驗材料17
• 2.2 實驗方法17-18
• 2.3 組織觀察與分析18-20
• 2.3.1 金相顯微鏡分析18
• 2.3.2 掃描電鏡分析18
• 2.3.3 透射電鏡分析18-20
• 第3章 變形參數(shù)對TC21鈦合金流動應力及變形組織的影響20-42
• 3.1 變形參數(shù)對TC21鈦合金流動應力的影響20-26
• 3.1.1 變形溫度對流動應力的影響20-24
• 3.1.2 應變速率對流動應力的影響24-26
• 3.2 變形參數(shù)對TC21鈦合金變形組織及等軸化規(guī)律的影響26-40
• 3.2.1 溫度對片層組織TC21鈦合金變形組織及等軸化過程的影響26-31
• 3.2.2 應變速率對TC21鈦合金變形組織及等軸化過程的影響31-36
• 3.2.3 應變對TC21鈦合金變形組織及等軸化過程的影響36-40
• 3.3 本章小結40-42
• 第4章 片層TC21鈦合金的等軸化機理及動力學行為42-57
• 4.1 片層α相發(fā)生等軸化位置42-43
• 4.2 片層α相內(nèi)的透射分析43-44
• 4.3 片層α相的彎折分離44-46
• 4.4 β相楔入α相導致平直分離46-51
• 4.4.1 β相楔入α晶界46-47
• 4.4.2 β相楔入片層α相內(nèi)47-51
• 4.5 片層TC21鈦合金的的等軸化動力學行為51-56
• 4.5.1 片層TC21鈦合金的熱變形激活能51-53
• 4.5.2 等軸化的臨界應變53-54
• 4.5.3 等軸化動力學模型的建立54-56
• 4.6 本章小結56-57
• 第5章 結論57-59
• 參考文獻59-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-65

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本文編號：1053639