Ti60鈦合金相變動力學及組織演變研究.pdf

1、Ti60鈦合金是我國研制的具有自主知識產權的600 ℃高溫鈦合金，可用于制造高推重比航空發(fā)動機關鍵部件。Ti60鈦合金通過一系列的熱處理可以實現(xiàn)力學性能的綜合匹配。為了優(yōu)化合金熱處理工藝，并考察服役條件下的組織穩(wěn)定性，需要系統(tǒng)研究合金在熱處理及服役過程中的組織演變規(guī)律，探討相變機制。因此，本文采用熱膨脹法，結合掃描電鏡和透射電鏡等表征手段研究了 Ti60鈦合金在固溶熱處理過程、連續(xù)冷卻過程、等溫過程，以及長期熱暴露過程中的組織演變規(guī)律。

2、深入探討了α相的形核長大機制，以及α'馬氏體的等溫分解機制。此外，通過分析α2相和硅化物兩種納米相的析出規(guī)律，研究了熱暴露對材料力學性能的影響。論文的主要研究內容和結果包括：
　　(1)固溶溫度與Ti60鈦合金組織中α相體積分數(shù)近似呈線性關系，α相中Al元素含量隨固溶溫度升高而增加。固溶過程中過飽和的α相發(fā)生α→β轉變，當固溶溫度超過1020 ℃時，α片層不僅寬度減小，長軸末端也發(fā)生溶解并分裂成短片層。
　　(2)合金自β相

3、區(qū)以淬火或空冷條件冷卻，組織發(fā)生β→α'馬氏體轉變，而且在α'馬氏體內形成位錯、層錯等缺陷。另外在爐冷條件下，組織發(fā)生α→α2有序化轉變。在α+β相區(qū)固溶淬火組織中發(fā)現(xiàn)塊狀α'馬氏體，它從α相邊界向外延伸，其取向與α相一致，而化學成分與β轉變組織接近，可通過提高固溶溫度和縮短保溫時間促進形成塊狀α'馬氏體。
　　(3)采用膨脹法研究了合金連續(xù)冷卻至室溫過程的相變動力學。結果表明：當冷速超過50 ℃?s-1時，合金組織發(fā)生β→α'馬

4、氏體轉變，馬氏體轉變溫度(Ms)約為900 ℃；在20 ℃?s-1~5 ℃?s-1范圍內，組織中部分β相在940 ℃~920 ℃范圍內發(fā)生β→α轉變，α相優(yōu)先在晶界形核并長大，剩余的過飽和β相發(fā)生β→α'轉變；當冷速降至3 ℃?s-1時，組織中全部β相發(fā)生β→α轉變，α片層在晶界和晶內同時形核長大；冷速降至1 ℃?s-1時，α片層僅在晶界形核長大。本文基于上述結果建立了合金的連續(xù)冷卻轉變(CCT)圖。
　　(4)采用膨脹法研究了β

5、→α等溫相變動力學?；贘MA模型描述了等溫過程中α相的形核長大機制。在1030 ℃保溫時，α相僅在晶界形核并沿晶界延伸，對應Avrami指數(shù)n可近似為1.0；在950 ℃時n值增加至1.31，對應α相從晶界向晶內以片層形式生長。
　　(5)α'馬氏體組織在等溫處理過程中發(fā)生α'→α+β轉變，α相形核的同時伴隨β相析出，最終形成細密的片層組織。隨著等溫溫度降低，片層組織得到進一步細化。由此可知，利用等溫過程中α'馬氏體的分解機制，