TC11钛合金组织演变及α片层等轴化机理研究

论文摘要

两相钛合金的机械性能及变形能力很大程度上依赖于其显微组织,而等轴组织具有较好的室温塑性和疲劳性能,因此研究两相钛合金的等轴化机理是非常必要的。本文首先通过三种不同的β热处理工艺:（1） 1050℃保温2h后空冷;（2） 1050℃保温2h后空冷,再进行700℃保温2h后空冷;（3） 1050℃保温2h后炉冷,将具有不均匀等轴组织的改锻组织转变成具有不同片层厚度的片层组织,然后通过OM、SEM和Image-Pro Plus软件观察分析和表征热处理后的片层组织,研究了热处理工艺参数对片层α厚度的影响。再对片层组织TC11钛合金进行压缩变形温度为950℃,应变速率分别为0.10s-1,变形量为20%、40%和60%的热压缩实验。实验在Gleeble-1500D热模拟机上进行。利用热模拟试验机提供的硬件分析功能,获得并分析了真应力-真应变曲线,采用OM、TEM和EBSD观察分析热压缩后的组织,提出了TC11钛合金的等轴化机理。试验表明,三种不同的β热处理工艺所获片层组织的原始β晶粒尺寸基本相同,而平均α片层厚度不同。冷却速度是控制片层组织中平均α片层厚度的主要热处理工艺参数。其中炉冷冷却速度最慢,获得的平均α片层厚度最大。热压缩真实应力-应变曲线表现出的软化主要是由形变促进相变和动态再结晶导致的。通过对热压缩后显微组织的观察分析发现,变形程度对TC11钛合金片层组织的等轴化过程有重要影响。随着变形量的增大,动态再结晶晶粒的体积分数增加,亚晶体积分数减少,片层组织等轴化的程度增加。最后得出TC11钛合金的等轴化两种机制:（1）β相楔入α片层内亚晶界或动态再结晶等轴晶粒晶界,将α片层分解成若干小片层,小片层再通过原子扩散实现等轴化;（2）变形促进α片层内滑移面上发生相变产生β相层,通过α/β相界面的滑移使α片层分解成若干小片层,小片层再通过原子扩散实现等轴化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 钛及钛合金简介
• 1.2.1 钛的合金化元素
• 1.2.2 钛合金及其分类
• 1.2.3 钛合金的应用
• 1.2.4 （α+β）型钛合金的组织特点
• 1.3 片层组织等轴化机制概述
• 1.3.1 Rayleigh表面张力扰动模型
• 1.3.2 超高碳钢珠光体球化模型
• 1.3.3 晶界分离模型
• 1.3.4 板条剪切球化模型
• 1.3.5 片状结构末端物质迁移模型
• 2相的球化模型'>1.3.6 片状α₂相的球化模型
• 1.3.7 其它球化模型
• 1.4 钛合金中片层组织等轴化的研究现状
• 1.5 本文的目的和主要研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 β热处理
• 2.2.2 热压缩试验
• 2.3 显微组织观察
• 2.3.1 EBSD分析
• 2.3.2 光学显微镜组织观察
• 2.3.3 透射电子显微镜分析
• 第3章 TC11 钛合金改锻组织β处理及组织观察分析
• 3.1 引言
• 3.2 改锻组织TC11 钛合金β处理工艺及分析
• 3.3 改锻组织TC11 钛合金β处理组织观察分析
• 3.3.1 原始β晶粒尺寸表征
• 3.3.2 片层α尺寸表征
• 3.3.3 热处理工艺参数对片层组织的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 片层组织TC11 钛合金的热压缩等轴化过程与机理分析
• 4.1 引言
• 4.2 片层组织TC11 钛合金热压缩变形行为
• 4.3 片层组织TC11 钛合金热压缩组织表征
• 4.3.1 金相观察分析
• 4.3.2 EBSD观察分析
• 4.3.3 TEM观察分析
• 4.4 片层组织TC11 钛合金片层分解球化实现等轴化研究
• 4.4.1 片层组织分解机制
• 4.4.2 片层组织分解后的球化
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 发表其他论文
• 致谢