發(fā)布時間：2021-08-10 21:21

　　鈦及鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)和機(jī)械性能好等優(yōu)良特性,被廣泛的應(yīng)用在航天航空等高技術(shù)領(lǐng)域。然而中國航空用鈦合金的研究起步較晚,長期主要依靠進(jìn)口來維持航空工業(yè)的生產(chǎn)需求,隨著國產(chǎn)鈦合金工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,實(shí)現(xiàn)鈦合金強(qiáng)韌化是當(dāng)前要解決的重大問題。傳統(tǒng)熱處理由于存在溫度過高和保溫時間過長導(dǎo)致晶粒粗化的問題,無法實(shí)現(xiàn)鈦合金的超高強(qiáng)韌化。高密度脈沖電流處理工藝具有升溫速度快、脈沖處理時間短和節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn),在阻礙裂紋擴(kuò)展、促進(jìn)再結(jié)晶和相變等眾多方面效果顯著。因此,本文以不同初始態(tài)TC4鈦合金為研究對象,采用脈沖電流處理與傳統(tǒng)熱處理相結(jié)合的工藝來提高合金的抗拉強(qiáng)度和塑性,并分析了脈沖電流及時效處理對不同初始態(tài)TC4鈦合金組織及性能的影響,探索出一種獲得高強(qiáng)度TC4鈦合金的新型熱處理工藝方法,本文主要研究結(jié)果如下:（1）通過對軋制退火態(tài)TC4鈦合金進(jìn)行不同溫度的固溶處理,獲得等軸組織和雙態(tài)組織,隨著固溶溫度的升高,初生α相向β相轉(zhuǎn)變的比例逐漸增加,初生α相的體積分?jǐn)?shù)減少。（2）隨著固溶溫度的升高,TC4鈦合金的抗拉強(qiáng)度提高,延伸率增加。850 ^℃固溶態(tài)、900 ^℃... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

密排六方晶胞α鈦合金的滑移面和滑移方向示意圖

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6穩(wěn)定性、耐高溫性以及焊接性能。然而α型鈦合金對于熱處理工藝并不敏感，所以很難通過熱處理的方式改變微觀組織類型來提高材料的力學(xué)性能，α型鈦合金屬于中等強(qiáng)度鈦合金。常見的典型α型鈦合金為工業(yè)純鈦和Ti-5Al-2.5Sn。圖1.2合金元素對鈦合金相圖的影響[29]Fig.1.2Effectofalloyingelementsontitaniumalloyphasediagramα+β型鈦合金中同時包含α穩(wěn)定元素和β穩(wěn)定元素，使得鈦合金中α相和β相均得到了強(qiáng)化，所以α+β型鈦合金具有良好的綜合性能，室溫下，α+β型鈦合金抗拉強(qiáng)度高于α鈦合金抗拉強(qiáng)度，而且可以采用熱處理的方式進(jìn)行加工來提高合金抗拉強(qiáng)度，以獲得良好的熱加工工藝性能，適用于航空緊固件等，但是α+β型鈦合金的耐熱性和焊接性較差，一般使用溫度不超過500℃。常用的α+β型鈦合金主要有TC4、TC6和TC11等。退火狀態(tài)下β型鈦合金基本全部為β相組織，如圖1.2(b,c)所示。當(dāng)溫度升高至β單相區(qū)時，快速水冷并不發(fā)生馬氏體相變。目前β型鈦合金在整個市場中的應(yīng)用很少，一般應(yīng)用在耐腐蝕材料和阻燃材料中。例如：Ti-32Mo具有良好的耐腐蝕性，因此可用作化工設(shè)備的零件，延長設(shè)備的使用壽命；Ti40合金具備優(yōu)良的耐高溫性能，所以該合金可長期在500℃溫度左右環(huán)境中進(jìn)行工作。1.2.3鈦合金顯微組織對性能的影響鈦合金的顯微組織形態(tài)主要取決于合金的化學(xué)成分、熱處理工藝以及變形加工工藝[33-35]，鈦合金顯微組織對性能的影響如表1.3所示[36]。不同的熱處理工藝使得鈦合金中

第1章緒論9亞穩(wěn)定相能夠分解成穩(wěn)定相，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的目的，一般時效的溫度為450℃~550℃。鈦合金的化學(xué)性質(zhì)活潑，暴露在空氣中會與空氣中的H2O形成氧化物，在熱處理時，與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)，在試樣的表面形成一層致密的氧化物薄膜，同時也容易和H2發(fā)生吸氫反應(yīng)，引起氫脆，降低合金性能。傳統(tǒng)鈦合金的使用溫度范圍一般不超過550℃，因?yàn)楫?dāng)溫度低于550℃時，形成的氧化膜擴(kuò)散速率較低，阻礙合金發(fā)生氧化，避免了合金性能產(chǎn)生損耗。在實(shí)驗(yàn)研究中，通常在熱處理的過程中加入惰性氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)，防止鈦合金在熱處理的過程中發(fā)生氧化損害性能。為提高合金性能，通常采用形變熱處理，形變熱處理是將變形壓力與熱處理結(jié)合在一起，從而獲得單一強(qiáng)化方式不能獲得的組織與性能。常見的形變熱處理如圖1.3所示(圖中數(shù)字1表示加熱，2表示水冷，3表示時效，4表示高或者低溫形變，tβ表示β相變點(diǎn)，t再表示再結(jié)晶溫度)。其中高溫形變熱處理是加熱到再結(jié)晶溫度以上變形后迅速水冷，再進(jìn)行時效熱處理；低溫形變熱處理則是低于再結(jié)晶溫度進(jìn)行變形，隨后進(jìn)行時效處理。鈦合金表面摩擦系數(shù)大，耐磨性差，當(dāng)與其它金屬接觸發(fā)生摩擦的時候容易在表面形成黏結(jié)，從而產(chǎn)生摩擦腐蝕。為改善鈦合金的耐磨性和耐腐蝕性，可以在表面采用電鍍、噴涂、滲氮和滲氧等方法進(jìn)行化學(xué)熱處理[41]。滲氮可明顯改善鈦合金的耐磨性；滲氧則可使鈦合金的耐腐蝕性提高近10倍，但是鈦合金的塑性和疲勞強(qiáng)度會稍有損傷。圖1.3鈦合金形變熱處理工藝流程圖[29](a)高溫形變熱處理，(b)低溫形變熱處理Fig.1.3Processflowchartoftitaniumalloydeformationheattreatment(a)Hightemperaturedeformationheattreatment,(b)Lowtemperaturedeformationheattreatment

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3334800