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文檔簡(jiǎn)介
1、高溫鈦合金因密度低,比強(qiáng)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(guó)科學(xué)院金屬研究所自行設(shè)計(jì)研制的一種近α型高溫鈦合金,該合金的長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)550℃,主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓段的壓氣機(jī)盤(pán)、鼓筒和葉片等零件,生產(chǎn)的板材還可用于飛機(jī)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(chǎng)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(guò)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(shí)可行的工藝方法。
顯微組織和織構(gòu)類(lèi)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(guò)程之一,特別是對(duì)于經(jīng)過(guò)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?jǐn)?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(guò)金相顯微鏡、掃描電鏡及X射線(xiàn)衍射儀等測(cè)試手段對(duì)比分析了不同溫度退火熱處理對(duì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ti-55合金軋制加工后形成了沿軋制方向拉長(zhǎng)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?jǐn)?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(diǎn)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(tuán)在原β晶粒內(nèi)交錯(cuò)分布,且退火溫度升高,α片團(tuán)尺寸變大。
加工工藝影響鈦合金的織構(gòu)類(lèi)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(diǎn)以下溫度退火處理,板材的B/T織構(gòu)類(lèi)型沒(méi)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(qiáng)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(diǎn)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(guò)程使板材中形成了與原形變織構(gòu)不同類(lèi)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(diǎn)以上溫度退火處理強(qiáng)度值增加幅度很大。
拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明,隨退火溫度的提高,Ti-55板材的斷裂類(lèi)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(qiáng)度最小,TD方向的則最大;B型織構(gòu)的板材室溫拉伸強(qiáng)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(qiáng)度值。鈦合金板材的拉伸性能受織構(gòu)類(lèi)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(zhǎng)率在45°方向普遍高于RD和TD方向,軋后細(xì)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(zhǎng)率。含稀土的實(shí)驗(yàn)板材,稀土氧化物的析出
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