本文關(guān)鍵詞：置氫TC2鈦合金板材熱成形性能研究

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【摘要】：TC2鈦合金是一種700MPa強度等級并具有較好的塑性的近α型鈦合金,主要用作板材結(jié)構(gòu)件、焊接件和各種導管,具有良好的熱成形性能,熱成形溫度在600℃左右。TC2鈦合金的板材沖壓件已經(jīng)在航空工業(yè)中得到了應用,但是在相同的條件下提高板材的成形性能會使TC2鈦合金板材具有更加廣泛的應用。鈦合金的氫致塑性能夠降低鈦合金的流變應力并提高延伸率,降低鈦合金的熱成形溫度以達到降低制造成本的目的,是一種能夠促使TC2鈦合金廣泛應用的有效途徑。本文采用熱處理和固態(tài)充氫的方法分別得到氫含量為0wt.%、0.06wt.%、0.13wt.%、0.18wt.%、0.3wt.%、0.44wt.%的TC2鈦合金,研究了不同氫含量在450℃~600℃、應變速率0.001/s~0.03/s的拉伸力學性能。當氫含量為0.18wt.%,溫度為600℃,應變速率為0.001/s時,氫致塑性作用最明顯,屈服強度下降31MPa,抗拉強度下降28MPa,延伸率升高41.5%,激活能降低19.65%。TC2鈦合金板材置氫后塑性變形能力提高的原因如下:(1)氫為β相穩(wěn)定元素,可以降低TC2鈦合金的相變點,從0H的950℃降低到0.18H的910℃,使塑性較好的β相的含量增加。(2)氫的快速運動促進了位錯的運動,進而促進了變形過程中的動態(tài)回復作用。(3)氫致弱鍵作用,置氫后TC2鈦合金的彈性模量降低,降低了TC2鈦合金內(nèi)部原子之間的結(jié)合力,這會降低位錯開動的臨界分切應力,導致流變應力降低。本文還研究了在600℃時,0H和0.18H的TC2鈦合金的熱成形性能,在基于電子萬能實驗機的脹形模具上進行脹形實驗,得到熱成形極限圖。模擬和實驗的結(jié)果一致,0.18H的TC2鈦合金的熱成形極限更大。0H的FLD0值為0.199,0.18H的TC2鈦合金的FLD0值為0.23,提高16%。對于45mm寬的TC2鈦合金板材,0H的鈦合金板材脹形高度為5.8mm,減薄率為52.8%,而0.18H的鈦合金板材的脹形高度為7.14mm,減薄率為71.8%。結(jié)果表明置氫可有效地改善TC2鈦合金的熱成形性能。
【關(guān)鍵詞】：TC2鈦合金板材 氫致塑性 高溫拉伸 微觀組織 FLD曲線
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 鈦合金板材的熱成形性能研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 TC2 鈦合金的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.1 相變與組織12
• 1.3.2 成形工藝和性能12
• 1.4 鈦合金的熱氫處理技術(shù)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.5 鈦氫作用微觀機理研究15-20
• 1.5.1 氫致鈦合金組織細化16
• 1.5.2 置氫鈦合金室溫增塑16-17
• 1.5.3 置氫鈦合金高溫增塑17-18
• 1.5.4 置氫對鈦合金超塑性變形的影響18-19
• 1.5.5 置氫對鈦合金變形激活能的影響19
• 1.5.6 置氫對鈦合金位錯密度的影響19-20
• 1.5.7 置氫對鈦合金晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的影響20
• 1.6 主要研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗材料及研究方法22-26
• 2.1 研究方案與技術(shù)路線22
• 2.2 實驗材料22-23
• 2.3 置氫處理23
• 2.4 熱處理23
• 2.5 X射線衍射分析(XRD)23-24
• 2.6 力學性能分析24
• 2.7 金相組織觀察(OM)24-25
• 2.8 斷口分析25
• 2.9 電子背散射衍射分析(EBSD)25-26
• 第3章 置氫TC2 鈦合金力學性能的研究26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 溫度對TC2 鈦合金拉伸性能的影響26-27
• 3.3 置氫量對TC2 鈦合金拉伸性能的影響27-30
• 3.4 應變速率對TC2 鈦合金拉伸性能的影響30-33
• 3.5 置氫對彈性模量的影響33-34
• 3.6 置氫對鈦合金板材斷裂的影響34-37
• 3.7 置氫對鈦合金變形激活能的影響37-40
• 3.8 置氫鈦合金本構(gòu)方程的建立40-43
• 3.9 本章小結(jié)43-44
• 第4章TC2 鈦合金板材微觀組織研究44-64
• 4.1 引言44
• 4.2 置氫TC2 鈦合金室溫組織44-46
• 4.3 置氫TC2 鈦合金的硬度分析46-47
• 4.4 金相法測定相變溫度47-49
• 4.5 氫含量對TC2 鈦合金拉伸組織的影響49-58
• 4.5.1 置氫對TC2 鈦合金彈性模量的影響51-52
• 4.5.2 置氫對TC2 鈦合金屈服強度的影響52-53
• 4.5.3 置氫對TC2 鈦合金流變應力的影響53-58
• 4.6 溫度對TC2 鈦合金拉伸組織的影響58-60
• 4.7 應變速率對TC2 鈦合金拉伸組織的影響60-62
• 4.8 本章小結(jié)62-64
• 第5章 置氫TC2 鈦合金板材熱成形性能研究64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 脹形模具64-66
• 5.3 數(shù)值模擬建立成形極限66-69
• 5.4 實驗建立FLD曲線69-71
• 5.5 板材厚度、高度的變化比較71-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻76-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：1010993