本文選題：Ti-1300合金 + 室溫變形　； 參考：《西北工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著航空航天器向高速化、大型化和復(fù)雜化方向發(fā)展,飛行器的框梁承力構(gòu)件、緊固件、高強度彈簧等結(jié)構(gòu)對鈦合金的性能提出越來越高的要求。超高強鈦合金成為了新一代航空航天器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。熱處理技術(shù)作為挖掘金屬材料力學(xué)性能潛力的重要手段在鈦合金領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。掌握鈦合金中的相變和組織演變規(guī)律是制訂可靠熱處理制度的關(guān)鍵。當前國內(nèi)外研究主要是在恒溫條件下進行,但得到的結(jié)論難以反映連續(xù)加熱和冷卻過程中相變和組織變化。又因晶體缺陷是影響相變的重要因素之一。因此,研究鈦合金在連續(xù)加熱和冷卻過程中相變和組織演變規(guī)律,掌握晶體缺陷對鈦合金時效過程中相變影響,成為超高強鈦合金熱處理技術(shù)開發(fā)中急需解決的問題。為此,本文以西北有色院自主研發(fā)的新型超高強鈦合金Ti-1300合金為對象,采用膨脹法并結(jié)合OM、SEM、TEM、EBSD和XRD等分析手段,系統(tǒng)研究了合金在連續(xù)加熱、固溶處理、時效和連續(xù)冷卻過程中的相變和組織演變,并研究了合金固溶后的室溫變形及對合金相變的影響。主要研究內(nèi)容和結(jié)論為:基于修正后的Johnson-Mehl-Avrami方程,計算出Ti-1300合金在連續(xù)加熱過程中α+β→β相變的激活能,揭示了α+β→β相變是一個典型的形核-擴散控制型相變;并用Arrhenius和Beck方程,建立了合金在等溫條件下的β晶粒長大模型,計算出β晶界遷移的表觀激活能。發(fā)現(xiàn)了合金在α+β兩相區(qū)固溶時,初生α相的形態(tài)逐漸從“細針狀”向“棒狀”演變,位置也逐漸從晶內(nèi)遷移到晶界上,并用LSW理論揭示了粗化機制主要是由原子沿著晶界擴散而聚集長大形成的。系統(tǒng)研究了β晶粒尺寸、初生α相、變形速率(0.008s-1~0.08 s-1)對固溶態(tài)Ti-1300合金的室溫變形的影響,發(fā)現(xiàn)變形過程中都沒有發(fā)生應(yīng)力/應(yīng)變誘發(fā)馬氏體的產(chǎn)生,而是以位錯滑移為主,從合金的化學(xué)成分的角度進行了解釋。發(fā)現(xiàn)了固溶態(tài)合金的室溫拉伸變形后組織中出現(xiàn)擇優(yōu)取向,并隨著變形量的增加,合金中β晶粒取向逐漸趨為110取向。利用杠桿定律處理Ti-1300合金在等溫時效過程中長度變化效應(yīng),獲得了固溶態(tài)合金的亞穩(wěn)β相等溫分解動力學(xué)方程中Avrami指數(shù)n和反應(yīng)常數(shù)K,從而建立了合金固溶后亞穩(wěn)β相等溫分解JMA方程。發(fā)現(xiàn)了合金在350℃等溫時效時亞穩(wěn)β相的分解方式為:β→ω+β→α+β;在400℃保溫1h時亞穩(wěn)β相的分解方式為:β→β′+β→α+β;500~700℃時效時,亞穩(wěn)β相的分解方式為:β→α+β�；贏vrami指數(shù)n和組織觀察,闡明了次生α相的形核機制為原β晶界和晶粒內(nèi)部開始形核,且形核率逐漸衰減。系統(tǒng)研究了預(yù)冷變形對固溶態(tài)Ti-1300合金時效的影響,發(fā)現(xiàn)合金經(jīng)預(yù)冷變形后進行等溫時效,預(yù)冷變形留下的晶體缺陷加劇了α相的析出,并表現(xiàn)出明顯的變體選擇效應(yīng)。經(jīng)過連續(xù)加熱實驗研究,發(fā)現(xiàn)了預(yù)冷變形推遲了合金中β→ω相變�；贙AS方程,計算出未變形、預(yù)變形量為2.5%、5%和7.5%的固溶態(tài)Ti-1300合金的非等溫ω相激活能。激活能隨著預(yù)變形量的增加而增大,這是推遲β→ω相變的主要原因。采用膨脹法和金相法,系統(tǒng)研究了Ti-1300合金從β相區(qū)連續(xù)冷卻中組織演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)不同取向的α相首先在β晶界處形成,并以薄膜狀形態(tài)連續(xù)分布在β晶界上。隨著溫度的降低,α相開始不斷從β晶粒內(nèi)部析出,晶界上析出的α相逐漸向晶內(nèi)生長,并形成α集束。冷卻速率大于0.3℃/s時,Ti-1300合金中開始出現(xiàn)了殘留的亞穩(wěn)β相,冷卻速率大于3℃/s時,Ti-1300合金中基本全部獲得殘留的亞穩(wěn)β相。隨著冷卻速率的增加,Ti-1300合金的顯微硬度先增大,冷卻速率為0.3℃/s時,Ti-1300合金的顯微硬度達到了最大值,隨后又逐漸降低。并建立了Ti-1300合金自β相區(qū)連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖(CCT曲線)。
[Abstract]:In this paper , the transformation and microstructure evolution of Ti - 1300 alloy during continuous heating and cooling are studied . The effects of pre - cooling deformation on aging of Ti - 1300 alloy have been studied .

【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
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本文編號：1766942