TC21鈦合金熱變形及熱處理微觀組織演變研究.pdf

1、TC21鈦合金是我國自主研發(fā)的一種高強高韌的（α+β）雙相鈦合金，可通過熱變形及熱處理等熱加工工藝得到較好的綜合性能。在熱加工過程中發(fā)生的微觀組織變化對合金的性能有著重要的影響。因此，研究TC21鈦合金熱變形及熱處理過程的微觀組織演變，在理論和工程應(yīng)用上均有重要的意義。
　　首先，采用Gleeble3500熱模擬試驗機對TC21鈦合金進行恒溫恒應(yīng)變速率的熱模擬壓縮試驗。分析了該合金在不同熱變形條件下的高溫流變行為；建立了合金在變形

2、溫度為900～1020℃，應(yīng)變速率為0.001～10 s-1條件下的塑性流變本構(gòu)方程，計算得到合金在此變形條件下的熱變形激活能Q?258.600 KJ/mol；并根據(jù)再結(jié)晶形核與長大理論以及動力學(xué)基本特點，建立了該合金在β單相區(qū)熱變形過程的動態(tài)再結(jié)晶臨界應(yīng)變模型、體積分數(shù)模型、晶粒尺寸演化模型和位錯密度演化模型。
　　其次，對TC21鈦合金的等溫轉(zhuǎn)變行為進行了研究。采用JMatPro軟件模擬計算得到該合金的等溫轉(zhuǎn)變曲線（TTT），

3、同時采用膨脹法及金相法繪測其TTT曲線進行對比驗證。實驗結(jié)果表明，由于TC21鈦合金β→α相轉(zhuǎn)變時相變體積效應(yīng)小，膨脹法無法測得等溫轉(zhuǎn)變開始時間；金相法能較準(zhǔn)確的繪測出等溫轉(zhuǎn)變曲線，表明在溫度800～900℃左右等溫時，其次生α相析出速度最快，也就是TTT曲線鼻尖位置；JMatPro軟件模擬計算結(jié)果和實驗繪制得到的TTT曲線吻合得較好。
　　再次，對TC21鈦合金的雙重退火組織演變進行了研究。實驗結(jié)果表明，合金經(jīng)二次退火后，析出了

4、針狀的次生α相；各原始β晶粒邊界出現(xiàn)了不同程度的破碎，出現(xiàn)了零散的顆粒狀晶界α相；原始β晶粒內(nèi)析出的針狀α片交錯成網(wǎng)籃狀組織；除了生成了網(wǎng)藍組織，還保留了退火前典型的動態(tài)再結(jié)晶和動態(tài)回復(fù)的組織特征。
　　最后，基于DEFORM-3D軟件平臺，將動態(tài)再結(jié)晶唯象數(shù)學(xué)模型通過二次開發(fā)的方法植入，并將位錯密度模型與元胞自動機(CA)方法相結(jié)合起來對TC21鈦合金熱壓縮過程進行微觀組織模擬。結(jié)果表明：在變形溫度為975℃條件下當(dāng)應(yīng)變速率為0