TC16是一種馬氏體型α+β兩相鈦合金,β穩(wěn)定化系數(shù)K_β=0.8,完全淬透的最大橫截面厚度可達(dá)60 mm,可制造大規(guī)格緊固件。文獻(xiàn)中研究對象基本為規(guī)格Φ20 mm以下棒、絲材,采用軋制定徑。鮮見對鍛態(tài)組織的熱處理工藝研究。結(jié)合工程化中對該類合金穩(wěn)定性優(yōu)化的需求,開展了鍛態(tài)TC16鈦合金棒的熱處理工藝研究工作。本文以規(guī)格Φ50 mm的鍛鈦TC16鈦合金棒為研究對象,采用不同溫度及冷卻方式分別進(jìn)行了固溶和固溶時效兩類熱處理,通過光學(xué)金相組織分析、掃描電鏡斷口分析,結(jié)合拉伸試驗、冷頂鍛試驗和剪切試驗,研究了不同熱處理工藝對該合金組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。對鍛態(tài)TC16鈦合金棒的力學(xué)性能相關(guān)性做了初步研究,為該合金的工程化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。研究表明:鍛態(tài)TC16鈦合金棒經(jīng)780℃～900℃固溶空冷后,組織結(jié)構(gòu)由等軸組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)片層魏氏組織,屈強比為0.85～0.87,經(jīng)820℃固溶空冷后,強度和塑性匹配較佳;鍛態(tài)TC16鈦合金棒經(jīng)780℃～900℃固溶水冷后,組織結(jié)構(gòu)由等軸組織逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檫^飽和馬氏體,屈強比為0.22～0.64,屈服強度受固溶溫度影響明顯,而... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各類鈦合金的主要特征

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3的最低含量，計算鉬當(dāng)量eqMo，從而對鈦合金進(jìn)行分類。鉬當(dāng)量eqMo計算公式為公式1-1。=()eqiMiooCCxM（1-1）式中，ix為合金中i元素的含量；MoC和iC分別為Mo和i元素臨界濃度；i為合金組成元素。表1.1β穩(wěn)定元素的臨界濃度Table1.1Criticalconcentrationofβstableelement元素TaNbWVMoNiCoMnCrFeω%453622.01511.08.59.56.56.55.5453622.51510.09.07.06.56.33.5平均453622.31510.58.88.36.56.44.0表1.1中β穩(wěn)定元素的臨界濃度分別來自兩個不同文獻(xiàn)[10-11]。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，不同文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)有所不同，但是差異并不明顯，可以取其平均值。一般認(rèn)為臨界濃度是衡量鈦合金中合金元素對穩(wěn)定β相能力的一種指標(biāo)，表1.1從左到右的合金元素對β相的穩(wěn)定性依次增強。利用表1.1的平均值，可以得到合金鉬當(dāng)量的表達(dá)式1-2，計算結(jié)果為實驗用TC16鈦合金=92.8Moeq，為亞穩(wěn)定β型鈦合金。83.0/%79.0/%38.0/%43.1/%62.0/62.0/%1.2/%2.4/4.3/%%%FVnMiNCeooMoMTCrWaNbeq+++++++++=（1-2）1.2.2合金設(shè)計圖1.2合金元素對鈦合金相圖的影響示意圖Fig.1.2Schematicdiagramoftheinfluenceofalloyingelementsonthephasediagramoftitaniumalloy（a）（b）（c）（d）

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7等軸組織:當(dāng)兩相鈦合金在α→β相轉(zhuǎn)變溫度以下40℃熱變形后可獲得該組織。特點是初生α顆粒含量比較多，含有一定量的β轉(zhuǎn)變組織。不同顯微組織的合金性能存在差異，其中等軸組織斷裂韌性最差，強度、塑性相反，如圖1.3（d）所示。文獻(xiàn)[16]對TC11鈦合金等軸組織熱加工圖、熱變形行為和組織機制及演變過程進(jìn)行了研究表明：應(yīng)變速率和變形溫度顯著影響著TC11鈦合金等軸組織在兩相區(qū)間的變形能力、熱變形行為和組織演變機制，其等溫超塑性較為合理的工藝參數(shù)溫度范圍為900℃～950℃之間。圖1.3鈦合金典型顯微組織Fig.1.3Typicalmicrostructureoftitaniumalloy通過大量的檢測與實踐，統(tǒng)計形成了鈦合金四種典型組織形態(tài)下合金力學(xué)性能與顯微組織的一般關(guān)系（見表1.2），表中顯示每一種組織都有其對應(yīng)的力學(xué)性能優(yōu)勢項和劣勢項。例如，魏氏組織由于其片成結(jié)構(gòu)使得室溫下位錯阻力增大，室溫強度最高，高溫下由于粗晶和晶界處雜質(zhì)元素的釘扎強化作用使得高溫瞬時拉伸的屈服強度和屈強比較高，因而，高溫持久和蠕變性能最高。而等軸組織由于晶粒細(xì)小因而室溫下塑性和沖擊韌性最高，但高溫持久和蠕變性能最低。高溫瞬時塑性方面，除了魏氏組織由于集束變形困難，塑性最低，其它三種組織形態(tài)對高溫瞬時塑性的影響沒有顯著差異。在β區(qū)變形或β區(qū)熱處理獲得的片層狀組織結(jié)構(gòu)，可獲得更高的斷裂韌性和抗裂紋擴(kuò)展速率。這是由于原始β晶界和α集

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]冷連軋對TC16鈦合金絲材組織性能的影響[J]. 羅錦華,孫小平,楊輝,侯峰起,李海濤,賴運金.  中國材料進(jìn)展. 2017(04)
[2]TC16鈦合金輥模拉絲過程中的顯微組織和力學(xué)性能[J]. 張志強,董利民,關(guān)少軒,楊銳.  金屬學(xué)報. 2017(04)
[3]關(guān)于先進(jìn)戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)制造用鈦概述[J]. 劉志成,張利軍,薛祥義.  航空制造技術(shù). 2017(06)
[4]緊固件用TC16鈦合金強化熱處理工藝研究[J]. 莊寶潼,劉風(fēng)雷,朱成祥.  航空制造技術(shù). 2016(19)
[5]退火工藝對TC16鈦合金組織與性能的影響[J]. 李永兵,郭艷偉,喬家英,邸偉,張艷姝,張濟(jì)山.  金屬熱處理. 2015(05)
[6]固溶處理對TC16鈦合金顯微組織和拉伸性能的影響[J]. 劉全明,張朝暉,劉世鋒,楊海瑛.  四川大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(02)
[7]新型β鈦合金相變點的測定[J]. 王慶娟,高頎,王鼎春,李獻(xiàn)民,楊奇.  熱加工工藝. 2014(06)
[8]TC16鈦合金的冷鐓組織與性能[J]. 王富強,沙春鵬,孫小嵐.  材料與冶金學(xué)報. 2013(03)
[9]我國緊固件發(fā)展趨勢與前景淺析[J]. 趙霞.  機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量. 2012(12)
[10]宇航飛行器緊固件用鈦合金的發(fā)展[J]. 倪沛彤,韓明臣,張英明,朱梅生,董亞軍.  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2012(03)

博士論文
[1]置氫鈦合金亞穩(wěn)相變及其室溫變形行為的研究[D]. 孫中剛.大連理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]TC21鈦合金熱變形及熱處理微觀組織演變研究[D]. 余新平.南昌航空大學(xué) 2015
[2]熱處理對TC21鈦合金組織和性能的影響[D]. 張民.西北工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：3095790