【摘要】：TB8鈦合金具有優(yōu)良的高溫強度和抗蠕變性能、高淬透性、優(yōu)良的抗氧化性能和耐腐蝕性能,固溶處理狀態(tài)具有中等強度和高塑性,時效后具有較高的強度和斷裂韌性。時效強化后抗拉強度可達到1450 MPa以上,是一種較為理想的航空結構材料。已有研究集中在TB8鈦合金的板料成形和熱壓縮變形時的流變行為上,研究的內容主要在組織性能上。而TB8合金的超塑性及其變形機理尚未明確,兩段超塑性行為也有待研究。本文對TB8鈦合金進行超塑性變形,熱處理之后再進行超塑性變形,及兩段超塑性變形,研究了TB8鈦合金的超塑性變形行為和其顯微組織演變規(guī)律。主要研究內容和結論如下:(1)對TB8鈦合金采用恒應變速率法進行超塑性變形,研究不同參數對其超塑性及流變行為的影響,研究顯微組織的演變規(guī)律,建立相關流變應力數學模型。TB8鈦合金的超塑性對溫度和應變速率比較敏感,在應變速率一定時,超塑性變形的延伸率隨著變形溫度的升高先增大后減小,在變形溫度一定時,超塑性變形的延伸率隨著變形速率的降低而升高,在變形溫度為840℃,應變速率為10-4s-1,得到最大延伸率356%。流變應力隨著溫度的升高或應變速率的降低而降低;變形過程中組織發(fā)生明顯動態(tài)再結晶,隨著變形溫度的升高,或應變速率的降低,α相含量逐漸減少,動態(tài)再晶晶粒發(fā)生聚集長大。經過計算推導超塑性拉伸變形激活能和應力指數分別為251.25kJ/mol、2.3895,并采用Arrhenius模型建立了TB8鈦合金應力-應變本構方程。(2)TB8鈦合金固溶、預時效處理后進行超塑性變形,研究熱處理參數對TB8鈦合金延伸率、流變應力及其顯微組織的影響。TB8鈦合金在研究范圍內固溶處理后,隨著固溶溫度的升高,流變應力降低,α相含量減少,超過相變點為β單相組織,超塑性變形后的延伸率有所降低,變形過程中發(fā)生明顯的動態(tài)再結晶;預時效處理后,流變應力都有所降低,隨著預時效溫度的升高,超塑性變形后的延伸率先升高再降低,流變應力先降低再升高,變形過程中發(fā)生明顯的動態(tài)再結晶;520℃預時效后延伸率達到最大值358%,晶粒部分細化。(3)對TB8鈦合金進行兩段超塑性變形,研究應變速率不同的兩段超塑性和應變誘發(fā)最大m值法兩段超塑性。TB8鈦合金兩段變形,第二段的變形抗力都顯著降低,延伸率也有所降低;變形速度、變形量、保溫時間對第一段變形的顯微組織有影響,初速度為1.0mm/min、預應變量為0.5、保溫時間為15min和初速度為1.5mm/min、預應變量為0.5、保溫時間為5min時得到的組織較細小均勻;應變誘發(fā)最大m值法兩段超塑性拉伸延伸率低的原因可能是第一段拉伸后的晶粒沒有得到細化。
[Abstract]:TB8 titanium alloy has excellent high temperature strength and creep resistance, high hardenability, excellent oxidation resistance and corrosion resistance, medium strength and high plasticity in solution treatment state, and high strength and fracture toughness after aging. The tensile strength of TB8 titanium alloy after aging hardening can reach more than 1450 MPa. It is an ideal Aeronautical Structural material. Materials. Previous studies have focused on the rheological behavior of TB8 titanium alloy during sheet forming and hot compression, mainly on its microstructure and properties. The superplastic deformation behavior and microstructure evolution of TB8 titanium alloy were studied by deformation and two-stage superplastic deformation. The main research contents and conclusions are as follows: (1) Superplastic deformation of TB8 titanium alloy was carried out by constant strain rate method, and the effects of different parameters on its superplastic and rheological behavior were studied. The superplasticity of TB8 titanium alloy is sensitive to temperature and strain rate. When the strain rate is constant, the elongation of superplastic deformation increases first and then decreases with the increase of deformation temperature. At a certain deformation temperature, the elongation of superplastic deformation increases with the decrease of deformation rate, and at a certain deformation temperature, the elongation of superplastic deformation increases with the decrease of deformation rate. The maximum elongation is 356%. The flow stress decreases with the increase of temperature or the decrease of strain rate. The microstructure undergoes obvious dynamic recrystallization during deformation. With the increase of deformation temperature or the decrease of strain rate, the content of alpha phase decreases gradually and the dynamic recrystallization grains grow up. The activation energy and stress index of superplastic tensile deformation are 251.25 kJ/mol and 2.3895, respectively. The stress-strain constitutive equation of TB8 titanium alloy is established by Arrhenius model. (2) The superplastic deformation of TB8 titanium alloy after solution and pre-aging treatment is carried out. The effects of heat treatment parameters on the elongation, rheological stress and microstructure of TB8 titanium alloy are studied. With the increase of solution temperature, the rheological stress decreases, the content of alpha phase decreases, the elongation decreases after superplastic deformation and the dynamic recrystallization occurs during deformation. With the increase of aging temperature, the elongation of TB8 titanium alloy increases first, then decreases, the flow stress decreases and then increases, and the dynamic recrystallization occurs during the deformation process. The maximum elongation reaches 358% and the grain refines partially after pre-aging at 520 (?) TB8 titanium alloy has two stages of superplasticity, i.e. strain-induced maximum m-value method and strain-induced maximum m-value method. The microstructure obtained by strain-induced maximum m-value method is finer and more uniform when the pre-strain is 0.5 and the holding time is 5 minutes.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23

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本文編號：2198417