新型兩相鈦合金Ti700鍛件組織性能研究.pdf

1、鈦合金由于具有高強、低密、無磁、耐蝕等特點，在精確制導(dǎo)武器得到應(yīng)用。為了減輕結(jié)構(gòu)重量，導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部殼體采用鈦合金替代鋼，這樣可明顯減輕結(jié)構(gòu)重量，增加彈體的有效載荷，增加裝藥量，提高導(dǎo)彈射程和增加導(dǎo)彈殺傷力。苛刻的使用條件除要求鈦合金鍛件在高速變形條件下要求具有相當(dāng)?shù)膭討B(tài)強度和韌性以外，而且要求在靜態(tài)條件下上具有較好的拉伸強度、塑性和沖擊韌性的匹配。 本文研究從兩相鈦合金Ti700的鍛造工藝入手，結(jié)合熱處理以獲得不同組織和性能，重點

2、研究合金中α相和β相形態(tài)、大小、數(shù)量、分布對合金拉伸、沖擊韌性斷裂過程的影響，進(jìn)而優(yōu)化鍛造工藝和熱處理制度。主要結(jié)論如下：1.α+β相區(qū)鍛造或β鍛造鍛件進(jìn)行β相區(qū)熱處理，爐冷后的組織為魏氏組織，空冷后的組織為針狀組織。α+β鍛造、α+β相區(qū)熱處理后的組織為雙態(tài)組織，β鍛造、α+β相區(qū)熱處理后的組織為網(wǎng)籃組織。 2.退火溫度和冷卻速度影響雙態(tài)組織中初生α相的體積百分?jǐn)?shù)和大小、晶間轉(zhuǎn)變β晶粒內(nèi)α片厚度，以及片狀組織的α片厚度。雙態(tài)組

3、織的初生α隨熱處理溫度升高而減少，相變點以上熱處理，α相消失，并消除加工歷史對組織的影響。從α+β相區(qū)上部爐冷過程中，雙態(tài)組織的初生αp相和晶間轉(zhuǎn)變β相中的次生α相有粗化傾向，片狀組織中α片也發(fā)生粗化。而在下α+β相區(qū)熱處理后冷卻速度對組織沒有太大影響。 3.雙態(tài)組織拉伸斷口為穿晶韌性斷裂，而網(wǎng)籃組織為拉伸斷口為韌窩+解理斷裂特征，雙態(tài)組織和網(wǎng)籃組織具有良好的強度和塑性匹配。無論α+β相區(qū)鍛造，還是β相區(qū)鍛造，爐冷處理的沖擊韌性

4、大于空冷處理。Ti700鈦合金在915℃處理可獲得最大的沖擊韌性，750℃處理的沖擊韌性最低。剪切強度與拉伸強度有一定的關(guān)系，剪切強度隨著拉伸強度的提高而升高，剪切強度與拉伸強度的比值為0.51-0.66。 4.片狀組織的強度和塑性與束域尺寸有關(guān)，束域尺寸(即滑移長度)越長，強度和塑性越低。雙態(tài)組織的強度與晶間轉(zhuǎn)變β相的次生α相厚度有關(guān)，強度隨著次生α相厚度減小而增加，塑性由初生α相的體積百分?jǐn)?shù)有關(guān)決定，初生α相增加有利于協(xié)調(diào)變

5、形，塑性增加。 5.雙態(tài)組織的初生α相界有利于沖擊斷裂時微裂紋的形核，初生α相百分?jǐn)?shù)越多，微裂紋越多，主裂紋擴(kuò)展過程中的塑性變形功減小，沖擊韌性降低。片狀組織沖擊韌性裂紋擴(kuò)展行為的差異主要與束域尺寸、方向和裂紋尖端組織協(xié)調(diào)的快慢所決定，裂紋在晶界、束域邊界、α/β界面產(chǎn)生裂紋偏轉(zhuǎn)，可使裂紋擴(kuò)展路徑增長。沖擊過程中，微裂紋主要位于α/β界面或晶粒邊界α，裂紋穿越束域、沿束域邊界或晶界發(fā)生沿晶斷裂或穿晶斷裂。α片厚度增加可促使裂紋發(fā)