發(fā)布時間：2023-02-19 13:25

　　為了解決常規(guī)單一合金制造的高性能發(fā)動機高壓壓氣機盤難以滿足大溫度梯度和應力梯度的工作環(huán)境問題,采用高溫性能優(yōu)異的金屬間化合物與中低溫性能優(yōu)異的鈦合金焊接制成雙合金盤來替代高溫合金壓氣機盤,能夠有效減輕發(fā)動機的重量,提高推重比。而異種鈦合金連接件和基體合金在化學成分及使用溫度下的性能都有區(qū)別,探索其變形工藝提高接頭組織性能穩(wěn)定性顯得至關(guān)重要;由于高壓壓氣機盤的服役環(huán)境惡劣,長時間與高溫高壓氣體接觸,雙合金盤件的接合界面組織變化對性能的影響是一個亟需解決的難題�；诖吮疚囊訲C11/Ti-Al-Nb雙合金熱模擬壓縮實驗為基礎(chǔ),優(yōu)化變形參數(shù);同時結(jié)合等溫鍛造實驗和熱穩(wěn)定實驗,分析了熱力作用對連接界面組織的影響規(guī)律,確定了不同顯微組織對力學性能的影響規(guī)律及拉伸斷裂機理;建立了析出相的組織參數(shù)與拉伸性能之間的定量關(guān)系。主要的研究內(nèi)容及成果如下:TC11/Ti-22Al-25Nb雙合金高溫變形時的流動應力對變形溫度和應變速率敏感。隨著變形溫度的升高和應變速率的減小,流動應力降低;在高溫大應變速率下,應力-應變曲線出現(xiàn)不連續(xù)屈服的特征;基于Arrhenius型雙曲正弦方程建立的雙合金高溫變形本構(gòu)方程...

【文章頁數(shù)】：176 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鈦合金及鈦基金屬間化合物概述
        1.2.1 鈦合金的組織特點和應用
        1.2.2 金屬間化合物簡介
        1.2.3 TC11合金和Ti₂AlNb基金屬間化合物概況
    1.3 雙性能構(gòu)件的研究現(xiàn)狀
    1.4 鈦合金和鈦基金屬間化合物連接技術(shù)的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 異種材料焊接相容性研究
        1.4.2 鈦合金焊接的方法和特點
        1.4.3 鈦合金和鈦基金屬間化合物真空電子束焊接研究現(xiàn)狀
        1.4.4 異種鈦合金連接技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.5 鈦合金熱穩(wěn)定性的研究現(xiàn)狀
    1.6 異種合金結(jié)合界面研究中存在的問題
    1.7 本文的選題背景和意義
    1.8 本文的主要研究內(nèi)容和研究思路
第2章 材料和研究方法
    2.1 引言
    2.2 實驗材料
        2.2.1 TC11合金
        2.2.2 Ti₂AlNb基合金
        2.2.3 Ti₃Al基合金
    2.3 真空電子束焊接實驗
    2.4 熱模擬壓縮實驗
        2.4.1 熱模擬壓縮實驗試樣制備
        2.4.2 熱模擬壓縮實驗方案
        2.4.3 熱模擬壓縮實驗過程
    2.5 等溫鍛造實驗
        2.5.1 等溫鍛造實驗設(shè)備及過程
        2.5.2 等溫鍛造實驗方案
        2.5.3 鍛后熱處理制度
    2.6 熱暴露實驗
    2.7 理化實驗
        2.7.1 顯微組織觀察及斷口分析
        2.7.2 硬度實驗
        2.7.3 納米力學性能實驗
        2.7.4 力學性能試驗
第3章 TC11/Ti-Al-Nb高溫變形行為及本構(gòu)關(guān)系研究
    3.1 引言
    3.2 變形參數(shù)對雙合金流動應力的影響
        3.2.1 變形溫度的影響
        3.2.2 應變速率的影響
    3.3 本構(gòu)模型的建立
        3.3.1 本構(gòu)方程的選擇
        3.3.2 本構(gòu)關(guān)系材料常數(shù)的確定
        3.3.3 不同應變下的材料常數(shù)確定
        3.3.4 流動應力模型驗證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于加工圖的TC11/Ti-Al-Nb變形機制研究
    4.1 引言
    4.2 基于動態(tài)材料模型的加工圖理論
        4.2.1 動態(tài)材料模型
        4.2.2 塑性失穩(wěn)判據(jù)
    4.3 雙合金熱加工圖的建立與分析
        4.3.1 功率耗散率 η 的求解
        4.3.2 雙合金熱加工圖的建立與加工參數(shù)優(yōu)化
    4.4 雙合金高溫變形微觀組織演化
        4.4.1 變形溫度對微觀組織的影響
        4.4.2 應變速率對微觀組織的影響
        4.4.3 雙合金高溫變形失穩(wěn)區(qū)域分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 合金成分對TC11/Ti-Al-Nb組織及性能的影響
    5.1 引言
    5.2 TC11/Ti-24Al-15Nb-1.5Mo組織及性能的變化規(guī)律
        5.2.1 熱處理后顯微組織特征
        5.2.2 連接件拉伸性能的研究
        5.2.3 連接件持久性能的研究
    5.3 TC11/Ti-22Al-27b組織及性能的變化規(guī)律
        5.3.1 焊縫區(qū)域組織特征
        5.3.2 連接件拉伸性能的研究
        5.3.3 連接界面硬度和彈性模量的變化規(guī)律
    5.4 本章小結(jié)
第6章 熱力作用對TC11/Ti-Al-Nb組織及性能的影響機制
    6.1 引言
    6.2 變形參數(shù)對雙合金連接件組織的影響
        6.2.1 變形溫度的影響
        6.2.2 變形程度的影響
        6.2.3 應變速率的影響
    6.3 變形參數(shù)對接頭拉伸性能的影響機理
        6.3.1 變形溫度的影響
        6.3.2 變形程度的影響
        6.3.3 應變速率的影響
    6.4 變形溫度對雙合金接頭沖擊性能的影響
    6.5 本章小結(jié)
第7章 TC11/Ti-Al-Nb雙合金熱穩(wěn)定性及失效機理研究
    7.1 引言
    7.2 接頭組織在熱暴露中的變化規(guī)律
        7.2.1 焊縫熔合區(qū)域組織的變化規(guī)律
        7.2.2 界面區(qū)域組織在熱暴露中的變化規(guī)律
    7.3 雙合金基體組織在熱暴露中的變化規(guī)律
        7.3.1 TC11合金組織在熱暴露中的變化規(guī)律
        7.3.2 Ti-22Al-25Nb合金組織在熱暴露中的變化規(guī)律
    7.4 連接件在熱暴露后拉伸性能的變化規(guī)律
        7.4.1 500℃熱暴露 100h后連接件拉伸性能的變化規(guī)律
        7.4.2 熱暴露條件對連接件室溫性能的影響機制
        7.4.3 熱暴露溫度對雙合金連接件高溫性能的影響機制
    7.5 熱暴露溫度對雙合金連接件沖擊韌性的影響
    7.6 析出相的粗化及與拉伸性能定量關(guān)系研究
        7.6.1 O相和 α 相的長大動力學研究
        7.6.2 O相和 α 相片層厚度與拉伸性能的定量關(guān)系
    7.7 熱暴露對界面元素分布的影響規(guī)律
    7.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：3746305