Ti--55板材微觀組織、織構(gòu)與拉伸性能的關(guān)系研究.pdf

1、高溫鈦合金因密度低，比強度高，高溫性能好而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。Ti-55合金是中國科學(xué)院金屬研究所自行設(shè)計研制的一種近α型高溫鈦合金，該合金的長期使用溫度可達550℃，主要應(yīng)用于航空發(fā)動機高壓段的壓氣機盤、鼓筒和葉片等零件，生產(chǎn)的板材還可用于飛機蒙皮、航天器外殼等。在這些高溫鈦合金板材的特殊應(yīng)用場合，要求力學(xué)性能的各向異性與使用要求具有良好的匹配，而密排六方結(jié)構(gòu)的α鈦在軋制加工過程中極易形成晶體的擇優(yōu)取向，使板材沿不同方向的力學(xué)性

2、能發(fā)生變化。為了控制加工成型的鈦合金板材的板面各向異性，使之向產(chǎn)品性能最優(yōu)化的方向發(fā)展，人們一方面尋求織構(gòu)與板材性能間的定量關(guān)系，另一方面探求控制織構(gòu)的現(xiàn)實可行的工藝方法。
　　顯微組織和織構(gòu)類型是決定鈦合金性能的關(guān)鍵因素，變形后的退火熱處理是顯微組織和織構(gòu)形成的關(guān)鍵過程之一，特別是對于經(jīng)過劇烈變形而成的板材。鈦合金組織中α相和β相的形態(tài)、尺寸及體積分數(shù)隨加工及熱處理工藝的不同而變化很大，使鈦合金的顯微組織及織構(gòu)存在多樣性。本文通

3、過金相顯微鏡、掃描電鏡及X射線衍射儀等測試手段對比分析了不同溫度退火熱處理對鈦合金板材顯微組織和織構(gòu)的影響，并研究了不同溫度退火處理的Ti-55板材在軋向RD、橫向TD及45°方向的拉伸性能，探討了Ti-55合金板材顯微組織、織構(gòu)與拉伸性能間的對應(yīng)關(guān)系。
　　實驗結(jié)果表明，Ti-55合金軋制加工后形成了沿軋制方向拉長的顯微組織。兩相區(qū)溫度退火處理，在板材中形成了等軸初生α相和轉(zhuǎn)變片層組織構(gòu)成的雙態(tài)組織，初生α相的體積分數(shù)隨退火溫度

4、的升高逐漸降低，單向軋制的板材片層組織中的片條取向優(yōu)先分布在平行于軋制應(yīng)力的方向;在（α+β）/β相變點以上溫度退火處理，板材中形成由原始β晶粒轉(zhuǎn)變的魏氏組織，α片團在原β晶粒內(nèi)交錯分布，且退火溫度升高，α片團尺寸變大。
　　加工工藝影響鈦合金的織構(gòu)類型，兩相區(qū)較低溫度單向軋制在Ti-55板材中形成B/T型織構(gòu)，換向軋制則形成B型織構(gòu)。相變點以下溫度退火處理，板材的B/T織構(gòu)類型沒有發(fā)生變化，B織構(gòu)成分隨退火溫度的升高向RD和TD

5、方向分化，(0002)基面在與RD成45°的方向及TD方向形成較強的織構(gòu)，晶體基面取向平行于板材軋制面法向ND的織構(gòu)在970℃退火后消失。相變點以上溫度退火處理，立方結(jié)構(gòu)的β相向密排六方α相轉(zhuǎn)變的相變過程使板材中形成了與原形變織構(gòu)不同類型的織構(gòu)成分，基面取向多分布在TD偏向RD約30°的位置，取向RD的織構(gòu)組分在相變點以上溫度退火處理強度值增加幅度很大。
　　拉伸試驗結(jié)果表明，隨退火溫度的提高，Ti-55板材的斷裂類型由延性韌窩斷

6、裂向韌窩和解理斷裂的混合形式發(fā)展。具有B/T型織構(gòu)的Ti-55板材，在45°方向拉伸強度最小，TD方向的則最大;B型織構(gòu)的板材室溫拉伸強度在軋向RD和橫向TD差別很小，45°方向同樣具有最小的拉伸強度值。鈦合金板材的拉伸性能受織構(gòu)類型和顯微組織的綜合影響。同一溫度退火的Ti-55板材斷后伸長率在45°方向普遍高于RD和TD方向，軋后細小的α相組織和含20％左右初生α相的雙態(tài)組織具有較高的室溫拉伸伸長率。含稀土的實驗板材，稀土氧化物的析出