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Ti-B19合金的固态相变动力学及其组织演变规律

2020-11-22阅读(981)

Ti-B19合金的固态相变动力学及其组织演变规律

论文摘要

Ti-B19合金是我国为某项重点工程自主开发成功的一种亚稳β型钛合金，可以通过热处理使强度—塑性—韧性得到较好的匹配。由于合金在加工工艺一定的情况下，其组织结构的演变主要取决于热处理过程中的相变过程，并强烈地影响合金性能。因此，对Ti-B19合金相变过程的研究在理论和工程应用上均具有重要的意义。 本文以Ti-B19合金为研究对象，在分析钛合金相转变过程及相变动力学影响因素的基础上，采用原位电阻法和同步X射线衍射技术等手段，在国内首次系统地研究了亚稳β钛合金等温相变和连续冷却过程中非等温相变的动力学机制，探讨了固态相转变过程中相形核与长大机理及其组织演化规律，建立了Ti-B19合金等温相变的TTT图和连续冷却相变的CCT图。主要研究内容包括： 对Ti-B19合金在300～700℃温区等温时效的动力学机制进行了系统的研究，结果表明，Ti-B19合金在300℃时效时为单一的ω相转变动力学过程，在350℃等温相变为ω相和α相混合相变过程，400℃以上等温相变为单一的α相转变动力学过程。其中，500～550℃等温时合金的相转变速度最快，相变驱动力和溶质原子扩散速度对相变过程的作用达到最佳配合。在此基础上，获得了Ti-B19合金300～700℃等温相变的JMA动力学方程，求得了Avrami指数n、温度常数K及相转变激活能E值，并对500～550℃温区等温相变动力学进了预测，其结果与实际的α相转变规律吻合。据此，建立了Ti-B19合金等温相变TTT图，确定其“鼻温”在520℃左右。 系统研究了Ti-B19合会等温相变过程中的组织演变规律及相形核和长大机制，结果表明，在300～350℃等温时效时，中间过渡相ω均匀形核并弥散分布于β晶内，亚稳β相的分解方式为β→ω+β→ω+β+α→α+β。400℃以上等温时效后，合金显微组织由稳定的α相和β相组成，亚稳β相的分解方式为β→α+β；随时效温度升高，α相由β晶内优先形核逐渐向β晶界优先形核过渡，其尺寸逐渐增大，在500℃时α相析出数量达到最大值57.7％，其与温度之间的关系为

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 本文主要创新与贡献
  • 第1章 绪论
  • 1.1 钛合金概述
  • 1.2 钛合金中的相变
  • 1.2.1 钛合金中的主要相变
  • 1.2.2 马氏体相及其转变
  • 1.2.3 ω相变
  • 1.2.4 亚稳β相的分解
  • 1.3 钛合金相变动力学
  • 1.4 本文研究目的和意义
  • 第2章 研究方案与实验方法
  • 2.1 研究内容
  • 2.2 研究方案
  • 2.2.1 等温相变动力学
  • 2.2.2 加热速率对等温相变的影响
  • 2.2.3 连续冷却过程中的相变动力学
  • 2.3 试验材料及准备
  • 2.3.1 Ti-B19合金简介
  • 2.3.2 材料及样品准备
  • 2.4 实验方法及装置
  • 2.4.1 原位电阻法及其装置
  • 2.4.2 同步X射线衍射分析技术
  • 2.4.3 其它研究方法
  • 第3章 Ti-B19合金等温相变动力学研究
  • 3.1 电阻率随之间的变化及其分析方法
  • 3.1.1 电阻率随等温时间的变化规律
  • 3.1.2 原位电阻法研究钛合金相变的分析方法
  • 3.2 温度对等温相转变速度的影响
  • 3.3 等温相变动力学
  • 3.3.1 等温动力学方程
  • 3.3.2 500～550℃相变动力学预测
  • 3.4 等温相变的TTT图
  • 3.5 小结
  • 第4章 长程扩散控制的α相长大动力学
  • 4.1 相平衡条件下合金中α相和β相化学成分与温度的关系
  • 4.2 扩散控制的α相长大动力学
  • 4.3 温度对α相长大速率的影响
  • 4.4 小结
  • 第5章 Ti-B19合金等温时效组织演变规律
  • 5.1 固溶处理后的组织结构
  • 5.2 300～350℃低温时效时Ti-B19合金的组织演变规律
  • 5.2.1 组织特征
  • 5.2.2 等温ω相的形核机制
  • 5.3 400～450℃时效时Ti-B19合金的组织演变规律
  • 5.3.1 组织特征
  • 5.3.2 α相的形核与长大机制
  • 5.4 500～550℃时效时Ti-B19合金的组织演变规律
  • 5.4.1 组织特征
  • 5.4.2 α相的形核与长大机制
  • 5.5 600～700℃时效时Ti-B19合金的组织演变规律
  • 5.5.1 组织特征
  • 5.5.2 α相的形核与长大机制
  • 5.6 温度对α相体积分数的影响
  • 5.7 小结
  • 第6章 加热速率对Ti-B19合金等温相变的影响
  • 6.1 加热速率对等温动力学的影响
  • 6.1.1 加热过程中电阻率随温度（时间）的变化
  • 6.1.2 加热速率对等温相变动力学的影响
  • 6.2 加热速率对等温组织演变的影响
  • 6.3 小结
  • 第7章 Ti-B19合金变温相变动力学
  • 7.1 冷却速率对Ti-B19组织的影响
  • 7.2 Ti-B19合金连续冷却过程中电阻率的变化
  • 7.3 连续冷却过程中的相变动力学
  • 7.3.1 相变动力学方程的建立
  • 7.3.2 相变动力学分析
  • 7.3.3 冷却速率对α相体积分数的影响
  • 7.4 α相的形核与长大机制
  • 7.5 Ti-B19合金连续冷却相变CCT图
  • 7.6 小结
  • 第8章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文及科研情况
  • 致谢

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