本文關鍵詞：Cr含量對Ti5Mo5V3Al-xCr系鈦合金顯微組織與性能的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京有色金屬研究總院》 2015年

Cr含量對Ti5Mo5V3Al-xCr系鈦合金顯微組織與性能的影響

崔雪飛  

【摘要】：Ti5Mo5V3Al-xCr(x=1.0-9.0)系列鈦合金是近年來研制的具有高強性能的一系列新型β鈦合金。本文選取Cr含量分別為1.0%,3.0%,5.0%,7.0%和9.0%的五種Ti5Mo5V3Al-xCr系列合金為研究對象,通過采用計算法、金相法、差示掃描量熱法以及原位熱膨脹法對五種合金在連續(xù)冷卻過程和等溫時效過程中的固態(tài)相變進行了研究。采用恒應變速率熱壓縮實驗,對合金系的熱變形行為進行了研究。通過不同熱處理工藝對合金系的力學性能進行了研究。結合金相(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)及X射線衍射(XRD)等分析手段探討了Cr含量對合金系性能和顯微組織的影響規(guī)律和影響機制,并評價了不同Cr含量合金的綜合性能匹配,分析了寬Cr含量范圍內的Ti5Mo5V3Al-xCr系合金的應用特點及適用的工程應用類型。結果表明：Ti5Mo5V3Al-xCr (x=1.0、3.0、5.0、7.0、9.0)合金穩(wěn)定β相的能力隨Cr含量的增加而提高,T(α+β)/β隨著Cr含量的增加呈線性降低趨勢,每增加1%的Cr含量,相變點降低約17.5℃左右。Cr含量的增加造成參與α+β→β轉變的α相數(shù)量減少是造成相變溫度降低的內在原因。等溫相變動力學研究結果顯示1Cr和3Cr合金在420℃～620℃試驗溫度范圍內均具有較快的相變速度；5Cr和7Cr合金在520℃～620℃的相變速度較快；9Cr合金則在試驗溫度范圍內均具有較慢的相變速度。五種不同Cr含量合金在a+fl兩相區(qū)熱變形時,應力曲線具有明顯軟化峰,軟化機制以動態(tài)再結晶為主。β相區(qū)熱變形時,應力曲線無明顯軟化峰,軟化機制以動態(tài)回復為主。合金在相變點以下溫度(973K)以較低的應變速率(0.001s-1)熱變形和相變點以上溫度(1123K)以較高的應變速率(0.1s-1)熱變形時可獲得較為理想的熱變形組織結構。低應力水平流變應力本構方程適合描述合金系在單相區(qū)的熱變形行為,而高應力水平流變應力本構方程適合描述合金在兩相區(qū)的熱變形行為。合金流變應力對溫度的敏感性隨著Cr含量的增加和應變速率的增加而降低。對應變速率的敏感性隨著變形溫度的增加而增加。兩相區(qū)熱變形時,合金的熱變形激活能隨Cr含量的增加而降低。單相區(qū)熱變形時,合金的熱變形激活能與合金初始晶粒尺寸相關。合金系的時效強化能力隨Cr含量的增加而降低,強化機制為αs相的析出強化,αs相的析出數(shù)量和尺寸決定時效強度的高低。Cr含量的增加導致等溫時效階段可分解的β相體積分數(shù)的減少從而造成αs相的析出數(shù)量減少是合金強化效應隨Cr含量增加而下降的主要因素。1Cr-7Cr四種不同Cr含量合金可通過等效時效工藝[575-15(x-1)]℃/[2+1.5(x-1)]h獲得相當?shù)膹姸取?Cr合金表現(xiàn)出了較好的相穩(wěn)定性、強化效應、強塑性匹配以及熱加工性能的匹配,具有作為高強高韌結構件應用的潛力。工程應用分析表明,1 Cr和3Cr合金適合于通過熱變形成型作為高強度和高硬度結構件使用；5Cr合金兼具可冷、熱成型特點,適合作為高強高韌結構件使用；7Cr和9Cr合金適合通過冷變形方式成型,作為冷軋板材使用,9Cr合金還適合以溫拉的成型方式制備絲材。整體上,隨著合金中Cr含量的增加導致的穩(wěn)定β相能力的提高,合金系適宜的變形加工方式由熱變形向冷變形方式過渡。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

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