本文關(guān)鍵詞：650~700℃短時用高溫鈦合金成分優(yōu)化及組織性能研究

  更多相關(guān)文章： 高溫鈦合金 顯微組織 抗氧化性能 熱加工 力學(xué)性能 熱處理

【摘要】：通過組織性能分析,對650~700℃短時用高溫鈦合金成分進行了優(yōu)化,采用水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐(ISM)對優(yōu)化的合金成分進行熔煉得到合金鑄錠,并制備出短時用高溫鈦合金鍛坯和板材。分析了鑄態(tài)、鍛態(tài)和軋態(tài)短時用高溫鈦合金的組織及力學(xué)性能,得到了如下研究結(jié)果。通過對原合金成分中Al、Zr、Si元素含量進行調(diào)整,采用電弧熔煉技術(shù)制備出的九種合金均為近α鈦合金,鑄態(tài)組織均為魏氏組織。九種合金室溫壓縮實驗表明,隨著合金中Al和Si含量的增加,合金強度呈上升趨勢。九種合金在熱變形過程中發(fā)生動態(tài)回復(fù)及再結(jié)晶,隨著變形溫度升高,應(yīng)力峰值呈下降趨勢。九種合金的高溫抗氧化實驗結(jié)果表明,九種合金在700℃氧化100h的氧化增重曲線近似符合直線-拋物線混合規(guī)律,合金表面氧化層主要由α-Ti和TiO2組成,隨著合金中Al含量的增加,合金抗氧化性明顯增強,元素Zr含量過高不利于提高合金的抗氧化性。綜合分析認(rèn)為Al含量6.4wt.%,Zr含量8.0wt.%,Si含量0.3wt.%的合金成分具有較好的強度、熱變形及抗氧化性能,是九種合金中綜合性能最好的合金成分。通過ISM技術(shù)制備的鑄錠組織為魏氏組織,沿截面半徑方向由中心向邊緣,晶粒尺寸逐漸減小。鑄態(tài)合金室溫抗拉強度為929.3MPa,延伸率為0.45%。合金經(jīng)950℃/1h+650℃/2h和980℃/1h+650℃/2h固溶時效處理后,晶粒內(nèi)部的層片狀α相長寬比減小,經(jīng)1050℃/1h+650℃/2h固溶時效處理后合金組織為針狀魏氏組織。高溫鍛造后合金組織得到了明顯細(xì)化,合金組織以網(wǎng)籃組織為主。鍛態(tài)合金室溫抗拉強度為1140.8MPa,延伸率達到6.81%。在650℃和700℃均表現(xiàn)出良好的高溫力學(xué)性能,抗拉強度分別為769.9MPa和631.4MPa,延伸率為8.94%和10.01%。在β轉(zhuǎn)變點以下對鍛態(tài)合金進行固溶處理,時效后合金呈網(wǎng)籃組織,并且隨著固溶溫度的升高,合金中初生α相逐漸減少。在β轉(zhuǎn)變點以上對鍛態(tài)合金進行固溶處理,時效后組織為針狀魏氏組織。60%和70%變形量下熱軋得到的的板材組織均為網(wǎng)籃組織。室溫條件下沿軋向強度與塑性均高于橫向,變形量70%板材的強度略低于變形量60%板材,但塑性高于60%板材。在β轉(zhuǎn)變點以下對板材進行固溶處理,時效后60%和70%變形量的板材組織均為網(wǎng)籃組織,在β轉(zhuǎn)變點以上對板材進行固溶處理,時效后顯微組織呈雙網(wǎng)籃狀。
【關(guān)鍵詞】：高溫鈦合金 顯微組織 抗氧化性能 熱加工 力學(xué)性能 熱處理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題背景11
• 1.2 高溫鈦合金發(fā)展11-14
• 1.2.1 國外高溫鈦合金發(fā)展11-13
• 1.2.2 國內(nèi)高溫鈦合金的發(fā)展13-14
• 1.3 高溫鈦合金組織及性能14-16
• 1.3.1 合金元素對高溫鈦合金性能的影響14-15
• 1.3.2 顯微組織對高溫鈦合金性能的影響15-16
• 1.4 高溫鈦合金的熱處理16-18
• 1.4.1 退火17
• 1.4.2 固溶和時效17-18
• 1.5 高溫鈦合金的抗氧化性及其影響因素18-19
• 1.5.1 高溫鈦合金的抗氧化性18
• 1.5.2 高溫鈦合金抗氧化性的影響因素18-19
• 1.6 高溫鈦合金的熱加工19-20
• 1.7 600℃以上短時用高溫鈦合金的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.8 本課題研究意義及內(nèi)容21-22
• 第2章 實驗內(nèi)容及方法22-26
• 2.1 實驗材料的制備22-23
• 2.1.1 實驗原材料22
• 2.1.2 鑄錠的制備22-23
• 2.1.3 合金鍛造工藝23
• 2.1.4 合金軋制工藝23
• 2.2 實驗方法23-24
• 2.2.1 高溫抗氧化實驗23
• 2.2.2 材料熱力模擬實驗23-24
• 2.2.3 熱處理工藝設(shè)計24
• 2.3 分析測試方法24-26
• 2.3.1 X射線熒光光譜分析(XRF)24
• 2.3.2 顯微組織觀察24-25
• 2.3.3 X射線衍射分析(XRD)25
• 2.3.4 電子背散射衍射分析(EBSD)25
• 2.3.5 材料拉伸性能測試25-26
• 第3章 短時用高溫鈦合金的成分優(yōu)化26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 電弧熔煉短時用高溫鈦合金26-27
• 3.3 鑄態(tài)短時用高溫鈦合金的組織及性能27-33
• 3.3.1 合金的相組成27-29
• 3.3.2 合金的顯微組織分析29-31
• 3.3.3 合金的力學(xué)性能分析31-33
• 3.4 鑄態(tài)短時用高溫鈦合金的抗氧化性能分析33-38
• 3.4.1 氧化動力學(xué)曲線34-35
• 3.4.2 氧化層表面相結(jié)構(gòu)分析35
• 3.4.3 氧化層形貌特征分析35-37
• 3.4.4 氧化剖面特征分析37-38
• 3.5 鑄態(tài)短時用高溫鈦合金的高溫變形性能研究38-42
• 3.6 本章小結(jié)42-44
• 第4章 鑄態(tài)短時用高溫鈦合金組織與力學(xué)性能研究44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 ISM熔煉短時用高溫鈦合金44-45
• 4.3 鑄態(tài)短時用高溫鈦合金組織及力學(xué)性能45-48
• 4.3.1 合金的相組成及顯微組織分析45-47
• 4.3.2 合金組織的EBSD分析47-48
• 4.3.3 合金的力學(xué)性能分析48
• 4.4 熱處理對鑄態(tài)合金組織及力學(xué)性能的影響48-53
• 4.4.1 (α+β)/β 相變溫度的計算48-49
• 4.4.2 熱處理對鑄態(tài)短時用高溫鈦合金組織的影響49-51
• 4.4.3 熱處理后鑄態(tài)短時用高溫鈦合金力學(xué)性能分析51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 鍛態(tài)短時用高溫鈦合金組織與力學(xué)性能研究54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 鍛造工藝54-55
• 5.3 鍛態(tài)短時用高溫鈦合金組織及力學(xué)性能55-61
• 5.3.1 合金的相組成55-56
• 5.3.2 合金的顯微組織分析56-58
• 5.3.3 合金組織的EBSD分析58-59
• 5.3.4 合金的力學(xué)性能分析59-61
• 5.4 熱處理對鍛態(tài)短時用高溫鈦合金組織的影響61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第6章 短時用高溫鈦合金板材組織與力學(xué)性能研究64-78
• 6.1 引言64
• 6.2 板材的軋制工藝64-65
• 6.3 短時用高溫鈦合金板材組織及力學(xué)性能65-74
• 6.3.1 合金的相組成及顯微組織分析65-68
• 6.3.2 合金組織的EBSD分析68-69
• 6.3.3 合金的力學(xué)性能分析69-74
• 6.4 熱處理對軋態(tài)短時用高溫鈦合金組織的影響74-77
• 6.5 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85

【參考文獻】

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1 肖s，

本文編號：730388