本文關(guān)鍵詞：熱處理對(duì)TC4鈦合金組織、性能的影響及殘余應(yīng)力消除方法的研究

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【摘要】：隨著航空裝備的發(fā)展,整體、精密、高性能和輕量化的復(fù)雜構(gòu)件應(yīng)用越來(lái)越廣泛,已經(jīng)成為新一代航空裝備的核心。鈦及鈦合金由于具有密度低、比強(qiáng)度高(優(yōu)于鋁合金和鋼)、耐熱、抗沖擊、耐腐蝕等優(yōu)異性能,而且與飛機(jī)上大量使用的復(fù)合材料有很好的電化學(xué)相容性,所以在航空航天中的使用量越來(lái)越多。鈦合金在武器裝備上的應(yīng)用量甚至已成為衡量一些武器系統(tǒng)先進(jìn)性的一個(gè)重要指標(biāo)。但是由于很難制造出滿足某些特殊性能要求的構(gòu)件,或者制造出來(lái)的構(gòu)件的尺寸不夠穩(wěn)定,鈦合金在我國(guó)航空航天中的應(yīng)用與先進(jìn)航空航天大國(guó)相比仍有相當(dāng)大的差距,所以對(duì)鈦合金及其制備技術(shù)開(kāi)展系統(tǒng)性的研究具有深遠(yuǎn)意義。本文以在航空航天中應(yīng)用最為廣泛的鈦合金TC4為研究對(duì)象,首先研究了熱處理對(duì)TC4鈦合金力學(xué)性能和殘余應(yīng)力的影響,然后借助光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡等分析了熱處理參數(shù)變化時(shí)顯微組織的變化,探究了不同熱處理制度下試樣力學(xué)性能變化的根本原因。最后,采用了深冷處理和預(yù)拉伸方法消除熱處理后的殘余應(yīng)力,研究了深冷時(shí)間、深冷急熱、冷熱循環(huán)和預(yù)拉伸對(duì)殘余應(yīng)力的消除效果,并分析了在殘余應(yīng)力消除過(guò)程中力學(xué)性能和硬度的變化。研究結(jié)果表明,冷卻速率對(duì)組織的轉(zhuǎn)變機(jī)制具有決定性作用。隨著冷卻速度的提高,組織轉(zhuǎn)變方式由原子擴(kuò)散為主向馬氏體轉(zhuǎn)變占主導(dǎo)地位變化;高溫β相在較低的冷卻速率下轉(zhuǎn)變成等軸α相,而在較高的冷卻速度下則轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體相ɑ'。這會(huì)提高試樣的強(qiáng)度,但是會(huì)使塑性和沖擊韌性降低。在雙態(tài)組織中,等軸α相體積分?jǐn)?shù)的減少、次生α相長(zhǎng)寬比的降低以及次生α相體積分?jǐn)?shù)的增加會(huì)促使強(qiáng)度增高。等軸α相對(duì)塑性具有積極作用,而次生α相對(duì)塑性則具有消極作用。等軸α相晶粒尺寸和次生α相尺寸都會(huì)影響沖擊韌性,兩者的影響權(quán)重由各自的體積分?jǐn)?shù)決定。微觀組織不同會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力松弛能力不同;即使熱處理后微觀組織相同,但是當(dāng)微觀組織中的不同相的比例不同以及不同相的晶粒尺寸不同也會(huì)對(duì)殘余應(yīng)力產(chǎn)生明顯的影響。時(shí)效溫度和時(shí)效時(shí)間的變化都會(huì)對(duì)微觀組織產(chǎn)生不同程度的變化,但是這些變化都不足對(duì)殘余應(yīng)力產(chǎn)生顯著影響。在對(duì)殘余應(yīng)力消除方法的研究中,我們發(fā)現(xiàn)深冷最多可以將殘余應(yīng)力消減52.87%,深冷急熱最多可以將殘余應(yīng)力消減58.00%,冷熱循環(huán)最多可以將殘余應(yīng)力消減67.82%,而預(yù)拉伸則可以將殘余應(yīng)力消減72.88%。經(jīng)過(guò)三次深冷急熱和三次冷熱循環(huán)以后,殘余應(yīng)力已經(jīng)降到一個(gè)比較穩(wěn)定的水平,再進(jìn)行循環(huán)已無(wú)必要。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG166.5;TG146.23

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本文編號(hào)：1193969