本論文選取典型的雙相Ti-6Al-4V（TC4）合金（熱軋態(tài)）為研究對象,綜合采用X射線衍射（XRD）、電子背散射衍射（EBSD）、電子通道襯度（ECC）成像、能譜分析（EDS）等多種測試分析方法對α+β兩相區(qū)和完全β相區(qū)退火后的微觀組織及織構(gòu)特征進(jìn)行了細(xì)致地表征,系統(tǒng)地研究了冷卻速率對TC4板材組織、織構(gòu)變化的關(guān)聯(lián)規(guī)律,并深入探究了不同冷卻速率下材料的微觀組織與硬度變化之間的相互關(guān)系。此外,本研究還討論了TC4合金相變過程中的變體選擇行為及其長大過程。主要研究結(jié)論如下:（1）收貨態(tài)TC4板材（熱軋態(tài)）具有以α-Ti和β-Ti為主要相和次要相的典型雙相組織,它們分別是近似等軸的基體晶粒（α相）和散亂分布于晶界處的黑色短棒狀第二相（β相）。其中,大部分α基體屬于未再結(jié)晶組織（存在大量小角度晶界）,具有c//TD（橫向）和<11-20>//ND（法向）的軋制織構(gòu)特征。這些小角度晶界是前期熱軋過程中引入的位錯界面,具有較高的儲存能,其轉(zhuǎn)軸集中在<0001>方向,這與密排六方金屬中大量柱面a滑移（{10-10}<11-20>）的開動有關(guān)。（2）經(jīng)α+β兩相區(qū)... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

α與β相之間Burgers位向關(guān)系的示意圖[13]

1緒論7圖1.2隨V元素含量變化的Ti-6Al相平衡示意圖[33]Fig.1.2Ti-6AlphasediagramwithVanadium(V)content[33]Ma等[36]通過對TC4合金分別在750°C~1000°C保溫60min并均以水冷的方式進(jìn)行熱處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，退火溫度主要影響α晶粒的形態(tài)以及α與β晶粒之間的含量比例。此外，材料在1000°C（對應(yīng)完全β相區(qū)）進(jìn)行熱處理時，最終生成細(xì)長的針狀馬氏體；當(dāng)溫度為950°C（對應(yīng)α+β相區(qū)）時，其組織主要由α和β轉(zhuǎn)變組織組成。事實(shí)上，當(dāng)溫度低于Tβ時，TC4合金中同時含有一定數(shù)量的α和β相，隨著加熱溫度的升高，達(dá)到同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)時，其初生α相含量減少，β相含量增多，當(dāng)溫度超過Tβ時，材料中即為完全的β相[37,38]。因此，Tβ的測定對鈦合金熱處理實(shí)驗(yàn)中微觀組織影響規(guī)律的研究尤為關(guān)鍵，是制定材料熱處理工藝和選擇熱加工變形參數(shù)的重要依據(jù)。何偉等[39]綜合采用計(jì)算法、差熱分析法和連續(xù)升溫金相法測得其原始態(tài)TC4棒材的Tβ為998°C。但Tβ對材料的合金元素極為敏感，因此，不同批次的TC4材料，其相變點(diǎn)會有所波動[40]。查閱相關(guān)文獻(xiàn)[11,41,42]可以知道，對于大多數(shù)的TC4合金而言，其Tβ約為995±5°C。Tiley等[43]通過對1050°C熱處理后的TC4合金的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征和定量分析，發(fā)現(xiàn)α板條的尺寸越細(xì)小，材料可獲得越大的極限拉伸應(yīng)力(UTS)。對其在兩相區(qū)進(jìn)行熱處理后，α和β相的相對含量、形貌、尺寸及織構(gòu)特征將發(fā)生更為復(fù)雜的變化，這可能使材料在獲得較高強(qiáng)度的同時擁有良好塑性[44]。張嫦娟[45]對熱軋后的TC4合金板材進(jìn)行了760°C~800°C的小溫度范圍退火實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)800°C退火后，材料的晶粒與760°C退火時相比，有較為明顯的長大，同時更加趨于等軸狀，從而提高

重慶理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8了其力學(xué)性能。梁爽等[46]曾針對熱軋后的TC4合金分別在750°C和850°C下保溫1h的退火處理，并都采用空冷的方式冷卻至室溫，對其進(jìn)行組織與性能的對比分析表明，退火溫度越高，α晶粒越多且趨于等軸化，力學(xué)性能越好。Guo等[47]研究了TC4合金在930°C~975°C熱處理后α晶粒與β晶粒的形貌特征與尺寸對其強(qiáng)塑性和斷裂韌性的影響規(guī)律，結(jié)果如圖1.3所示。顧曉輝等[48]觀察分析了TC4合金在兩相區(qū)進(jìn)行淬火和時效處理后的顯微組織，并進(jìn)行了性能測試，發(fā)現(xiàn)合金的顯微組織隨淬火溫度的升高而粗化，強(qiáng)度隨淬火溫度的升高先增加后降低，而塑性和沖擊韌性隨淬火溫度的升高不斷降低。圖1.3TC4合金經(jīng)不同溫度固溶處理后的微觀組織形貌：(a)930°C;(b)955°C;(c)975°C;(d)初生α晶粒的含量與抗拉強(qiáng)度間的關(guān)系[47]Fig.1.3MicrostructuresofTC4alloyaftersolutiontreatmentatdifferenttemperatures:(a)930°C;(b)955°C;(c)975°C;(d)relationshipbetweenprimaryαratioandtensilestrength[47]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Misorientation characteristics and textural changes induced by dense twins in high-purity Ti sheet after small strain rolling[J]. DAI JiaHong,ZENG LingGuo,LI ZhiJun,CHAI LinJiang,ZHENG ZhiYing,WU Hao,MURTY K.L.,GUO Ning.  Science China（Technological Sciences）. 2019(11)
[2]Rolling texture and its effect on tensile property of a near-α titanium alloy Ti60 plate[J]. Wenyuan Li,Zhiyong Chen,Jianrong Liu,Shaoxiang Zhu,Guoxin Sui,Qingjiang Wang.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(05)
[3]Dependence of mechanical properties on the microstructure characteristics of a near β titanium alloy Ti-7333[J]. Ruifeng Dong,Jinshan Li,Hongchao Kou,Jiangkun Fan,Bin Tang.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(01)
[4]EBSD Study of Microstructural and Textural Changes of Hot-Rolled Ti–6Al–4V Sheet After Annealing at 800 ℃[J]. Ji-Ying Xia,Lin-Jiang Chai,Hao Wu,Yan Zhi,Yin-Ning Gou,Wei-Jiu Huang,Ning Guo.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(11)
[5]Influence of alloy element partitioning on strength of primary α phase in Ti-6Al-4V alloy[J]. L.R.Zeng,H.L.Chen,X.Li,L.M.Lei,G.P.Zhang.  Journal of Materials Science & Technology. 2018(05)
[6]鑄錠成分對TC4鈦合金相變點(diǎn)及鍛造組織的影響[J]. 張嫦娟.  熱加工工藝. 2017(21)
[7]鈦合金相變點(diǎn)概述[J]. 王松茂,白新房,朱波,夏金華,王濤,馬曉晨,馬宇.  西安文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(04)
[8]熱處理對TC4熱軋棒材組織與性能的影響[J]. 梁爽,劉智鑫,孫雪嬌,紀(jì)良博.  世界有色金屬. 2017(09)
[9]新型醫(yī)用鈦合金材料的研究進(jìn)展[J]. 于杰,朱明康,聞明,張俊敏.  昆明理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(03)
[10]TC4鈦合金在小溫度范圍退火時的力學(xué)性能演變[J]. 張嫦娟.  熱加工工藝. 2016(24)

碩士論文
[1]熱處理對TC4鈦合金組織、性能的影響及殘余應(yīng)力消除方法的研究[D]. 譚玉全.重慶大學(xué) 2016



本文編號：3417921