本文選題：β型鈦合金　切入點(diǎn)：加工工藝　出處：《西安建筑科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：β型鈦合金具有比強(qiáng)度高,易熱處理,淬透性好和加工性能好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。隨著新型航空航天飛行器向著高速-大型-結(jié)構(gòu)復(fù)雜-低燃油的方向發(fā)展,普通的高強(qiáng)β型鈦合金難以滿(mǎn)足航空航天材料對(duì)使用環(huán)境的苛刻要求,研發(fā)高強(qiáng)高韌β型鈦合金已受到世界各國(guó)的高度關(guān)注。本文利用OM、SEM、硬度測(cè)試、室溫拉伸試驗(yàn)和平面應(yīng)變斷裂韌性試驗(yàn)等手段,研究了鍛造工藝及熱處理工藝對(duì)BTi20鈦合金Φ180mm鍛件和□90mm鍛件組織及性能的影響,分析了BTi20鈦合金的斷裂特征和斷裂機(jī)理,并采用斷裂韌性模型對(duì)合金的斷裂韌性值進(jìn)行預(yù)測(cè)。主要研究結(jié)果如下:BTi20鈦合金經(jīng)兩相區(qū)鍛造得到的Φ180mm鍛件原始組織存在不均勻性。合金在相變點(diǎn)下固溶,從邊部至心部,初生α相的形態(tài)呈現(xiàn)等軸→等軸+短棒+長(zhǎng)條狀→短棒+長(zhǎng)條狀的變化規(guī)律,隨著固溶溫度的升高,初生α相的體積分?jǐn)?shù)逐漸減少。合金在相變點(diǎn)上固溶后,組織為單一的等軸β相,且固溶溫度越高,β晶粒的尺寸越大。合金經(jīng)固溶時(shí)效后,組織中出現(xiàn)了“β斑”現(xiàn)象。合金在750℃固溶+時(shí)效處理后,β基體上析出了等軸狀初生α相和針狀次生α相,次生α相的析出情況由合金的邊部向心部,逐漸變得均勻;合金在800℃固溶+時(shí)效處理后,組織為針狀次生α相和β相,次生α相的析出情況由合金的邊部向心部,逐漸變得不均勻。Φ180mm鍛件在750℃固溶+510℃時(shí)效處理后具有較好的韌性,強(qiáng)度和塑性較差,合金的強(qiáng)度由邊部向心部逐漸增大,塑性和斷裂韌性則逐漸減小。合金1/2R處有較好的強(qiáng)韌性匹配:Rm=1337MPa,A=8.5%,KIC=59.8MPa·m1/2;合金在800℃固溶+510℃時(shí)效處理后具有較高的強(qiáng)度(Rm"g1400MPa),塑性和韌性較差,合金的強(qiáng)度由邊部向心部逐漸減小,塑性和斷裂韌性則逐漸增大。BTi20鈦合金經(jīng)β鍛和α+β鍛得到的□90mm鍛件其原始組織較均勻。合金經(jīng)固溶時(shí)效后組織中無(wú)“β斑”現(xiàn)象。β鍛合金經(jīng)800℃固溶+時(shí)效處理后,隨時(shí)效溫度的升高,次生α相的析出方式以垂直析出→以“delta”形式析出→以相互平行方式析出,且時(shí)效溫度越高,次生α相的尺寸越大;α+β鍛合金經(jīng)固溶時(shí)效后,次生α相表現(xiàn)為三種析出特性:“delta”形式析出、相互平行或垂直析出和“魚(yú)骨狀”形式析出。β鍛和α+β鍛的□90mm鍛件在相同固溶條件下,隨著時(shí)效溫度的升高,合金的抗拉強(qiáng)度逐漸降低,伸長(zhǎng)率和斷裂韌性逐漸增大。在相同熱處理?xiàng)l件下,β鍛合金的斷裂韌性要高于α+β鍛合金。合金在800℃固溶+510℃時(shí)效具有良好的強(qiáng)韌性匹配:β鍛合金的性能為Rm=1400.8MPa,A=8%,KIC=65.3MPa·m1/2;α+β鍛合金的性能為Rm=1484.8MPa,A=8%,KIC=58.6MPa·m1/2。BTi20鈦合金斷裂韌性試樣的剪切唇面積越大,裂紋擴(kuò)展路徑越曲折,合金的斷裂韌性越高。合金擴(kuò)展區(qū)的斷裂模式以微孔聚集、穿晶解理和沿晶斷裂的混合,其中以微孔聚集為主。不同狀態(tài)下,BTi20鈦合金的固有斷裂韌性值相近,附加斷裂韌性值則受鍛造工藝、固溶溫度和時(shí)效溫度的影響。時(shí)效態(tài)合金的斷裂韌性值可用進(jìn)行模擬預(yù)測(cè),誤差都在10%之內(nèi)。
[Abstract]:Beta type titanium alloy with high specific strength, easy heat treatment, quenching characteristics and good processing performance, is widely applied in the aerospace field. With the new aerospace vehicle high speed - large complex structure and low fuel development, high strength titanium alloy general difficult to meet aerospace materials use of the environment for the demanding requirements of research and development of high strength and high toughness titanium alloy has been attracted great attention all over the world. This paper uses OM, SEM, hardness test, tensile test and plane strain fracture toughness tests, studied the influence of forging process and heat treatment process of BTi20 titanium alloy forgings and organization - 90mm with 180mm forging and performance, analyzed the fracture characteristics and fracture mechanism of BTi20 alloy, and the fracture toughness model on fracture toughness value prediction. The main results are as follows: BTi20 titanium alloy by two-phase region 閿婚，

本文編號(hào)：1660724