本文關(guān)鍵詞：TC11鈦合金等溫相變行為及強(qiáng)韌化熱處理工藝，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TC11鈦合金作為α+β型高溫鈦合金,可在500℃下長(zhǎng)期使用,具有良好的熱強(qiáng)性,幾乎應(yīng)用于所有型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。α+β型鈦合金在實(shí)際熱加工過(guò)程中極易產(chǎn)生粗大的片狀魏氏組織,綜合性能差,限制了其服役性能。對(duì)合金進(jìn)行相圖熱力學(xué)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)500℃以上,α相開(kāi)始向β相轉(zhuǎn)變,但轉(zhuǎn)變速率很慢,700℃以上轉(zhuǎn)變速率加快,計(jì)算得到兩相達(dá)熱力學(xué)平衡時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度為994℃,從而確定了α→β相變的溫度區(qū)間,為熱處理工藝制定過(guò)程中溫度的選擇提供參考依據(jù)。合金在700℃以上、相變點(diǎn)以下進(jìn)行等溫相變實(shí)驗(yàn),得到700℃、800℃、900℃、950℃下相轉(zhuǎn)變達(dá)到平衡的時(shí)間分別為180 min、150 min、90 min、40min,并基于Avrami方程建立了不同溫度下α→β等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)模型,為熱處理工藝制定過(guò)程中時(shí)間的選擇提供依據(jù)。依據(jù)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果,對(duì)合金進(jìn)行單重?zé)崽幚?發(fā)現(xiàn)無(wú)法根本改變規(guī)則排列、取向一致的α片層,但可使組織在一定程度上碎化,單重?zé)崽幚砜商岣吆辖鸬膹?qiáng)度,但降低其塑韌性。對(duì)合金進(jìn)行雙重?zé)崽幚?得到T1、t1、T2、t2四個(gè)變量對(duì)組織的影響,雙重?zé)崽幚砜筛纳坪辖鸶黜?xiàng)力學(xué)性能,995℃/60min/WQ+980℃/60min/AC為最優(yōu)工藝。合金經(jīng)5次循環(huán)熱處理后,室溫綜合性能最佳。原始態(tài)合金的高溫拉伸力學(xué)性能:200-300℃時(shí)韌性最佳,600℃時(shí)塑性最好,400℃下塑性最差。200-600℃變形過(guò)程中,隨應(yīng)變量增加,加工硬化指數(shù)減小,合金的加工硬化行為可采用修正后的Ludwik模型進(jìn)行表達(dá),與Holloman關(guān)系中n值相當(dāng)?shù)募庸び不笖?shù)隨溫度的升高逐漸增加,這是由于溫度高使合金中β相的含量增多,導(dǎo)致合金的均勻塑性變形能力增強(qiáng)。原始態(tài)合金在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱變形,軟化機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù)。不同熱處理態(tài)合金在500℃下的高溫拉伸性能:單重?zé)崽幚砗?合金強(qiáng)度提高最大,塑性降低,綜合性能下降;雙重?zé)崽幚砗?合金強(qiáng)度提高較大,塑性有所提高,綜合性能提高較大;循環(huán)熱處理后,合金強(qiáng)度有所提高,對(duì)塑韌性提高最明顯,綜合性能的提高最大。熱處理態(tài)合金在500℃下,隨應(yīng)變量增加,加工硬化指數(shù)減小,其加工硬化行為符合修正后的Ludwik模型。隨熱處理步驟增多、時(shí)間延長(zhǎng),均勻塑性變形能力增強(qiáng),這與β相含量的增加有關(guān)。500℃下熱處理態(tài)合金的熱變形軟化機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù),且隨熱處理步驟增多、時(shí)間延長(zhǎng),動(dòng)態(tài)回復(fù)的臨界應(yīng)變值逐漸減小。
【關(guān)鍵詞】：TC11鈦合金 等溫相變 熱處理 顯微組織 熱變形本構(gòu)方程
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-29
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高溫鈦合金11-13
• 1.3 鈦合金相變熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)13-18
• 1.3.1 相圖計(jì)算的熱力學(xué)模型14-15
• 1.3.2 相圖計(jì)算常用軟件15-16
• 1.3.3 等溫相變動(dòng)力學(xué)16-18
• 1.4 鈦合金的熱處理工藝與組織調(diào)控18-21
• 1.5 鈦合金的高溫變形行為21-27
• 1.5.1 高溫力學(xué)行為21-23
• 1.5.2 熱變形過(guò)程中的軟化機(jī)制23
• 1.5.3 高溫本構(gòu)模型23-27
• 1.6 本文研究目的和主要內(nèi)容27-29
• 第2章 試驗(yàn)材料與研究方法29-36
• 2.1 試驗(yàn)材料29
• 2.2 相變熱力學(xué)計(jì)算與測(cè)試29-30
• 2.2.1 相圖熱力學(xué)計(jì)算29
• 2.2.2 相變點(diǎn)測(cè)定29-30
• 2.2.3 相變動(dòng)力學(xué)模型30
• 2.3 熱處理試驗(yàn)30
• 2.4 組織觀察與分析30-32
• 2.4.1 金相組織觀察30-31
• 2.4.2 XRD物相分析31
• 2.4.3 掃描與能譜分析31
• 2.4.4 透射電鏡分析31
• 2.4.5 電子背散射衍射分析31-32
• 2.4.6 顯微組織定量分析32
• 2.5 力學(xué)行為與模型32-36
• 2.5.1 室溫拉伸性能測(cè)試32-33
• 2.5.2 高溫拉伸性能測(cè)試33
• 2.5.3 顯微硬度測(cè)試33-34
• 2.5.4 沖擊韌性測(cè)試34
• 2.5.5 熱變形本構(gòu)模型34-36
• 第3章 原始態(tài)TC11鈦合金的組織與性能36-46
• 3.1 原始組織表征36-40
• 3.2 室溫拉伸力學(xué)行為40-41
• 3.2.1 室溫拉伸性能40
• 3.2.2 加工硬化行為40-41
• 3.3 β 相變點(diǎn)測(cè)定41-45
• 3.3.1 等軸化預(yù)處理41-43
• 3.3.2 相變點(diǎn)測(cè)定43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 TC11鈦合金等溫相變熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究46-65
• 4.1 相圖熱力學(xué)計(jì)算46-49
• 4.1.1 溫度對(duì)各相吉布斯自由能的影響46-47
• 4.1.2 溫度對(duì)各相比例的影響47-48
• 4.1.3 溫度對(duì)各相成分的影響48-49
• 4.2 等溫相變動(dòng)力學(xué)研究49-64
• 4.2.1 700℃下合金的等溫相變行為50-53
• 4.2.2 800℃下合金的等溫相變行為53-55
• 4.2.3 900℃下合金的等溫相變行為55-58
• 4.2.4 950℃下合金的等溫相變行為58-60
• 4.2.5 等溫相變動(dòng)力學(xué)模型60-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第5章 TC11鈦合金熱處理工藝設(shè)計(jì)與組織控制65-84
• 5.1 單重?zé)崽幚砉に囋O(shè)計(jì)與組織性能表征65-67
• 5.2 雙重?zé)崽幚砉に囋O(shè)計(jì)與組織表征67-74
• 5.2.1 一次熱處理溫度對(duì)組織的影響67-69
• 5.2.2 一次熱處理時(shí)間對(duì)組織的影響69-71
• 5.2.3 二次熱處理溫度對(duì)組織的影響71-72
• 5.2.4 二次熱處理時(shí)間對(duì)組織的影響72-74
• 5.3 雙重?zé)崽幚響B(tài)力學(xué)性能與工藝優(yōu)化74-80
• 5.3.1 雙重?zé)崽幚韮?yōu)化工藝設(shè)計(jì)與組織表征74-78
• 5.3.2 力學(xué)性能表征及優(yōu)化工藝78-80
• 5.4 循環(huán)熱處理工藝設(shè)計(jì)與組織性能表征80-82
• 5.5 不同熱處理方式對(duì)合金室溫性能的影響82
• 5.6 本章小結(jié)82-84
• 第6章 TC11鈦合金的高溫拉伸行為與性能指標(biāo)84-101
• 6.1 原始態(tài)合金高溫拉伸行為84-88
• 6.2 原始態(tài)合金熱變形本構(gòu)模型88-94
• 6.2.1 高溫加工硬化行為88-91
• 6.2.2 高溫變形過(guò)程中的軟化機(jī)制91-92
• 6.2.3 高溫拉伸本構(gòu)方程92-94
• 6.3 不同熱處理方式對(duì)合金高溫性能的影響94-96
• 6.4 熱處理態(tài)合金的熱變形本構(gòu)模型96-99
• 6.4.1 高溫加工硬化行為96-98
• 6.4.2 高溫變形過(guò)程中的軟化機(jī)制98-99
• 6.4.3 高溫拉伸本構(gòu)方程99
• 6.5 本章小結(jié)99-101
• 結(jié)論101-103
• 參考文獻(xiàn)103-108
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果108-110
• 致謝110

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：475541