TC1钛合金织构演变与各向异性研究

论文摘要

TC1（Ti-Al2%-Mn1.5%）钛合金具有良好的塑性、热稳定性和焊接性,可在高温条件下稳定工作,广泛应用于航空航天领域。在TC1钛合金塑性加工过程中往往形成织构进而导致各向异性,从而影响其力学性能和加工性能。因此,通过织构控制,消除不良影响,业已成为材料工作者关注的重要课题。本文选用TC1钛合金为研究对象,对于TC1钛合金板材进行冷轧变形,并对65%变形量的板材在850℃条件下进行不同加热方式的退火,研究了TC1钛合金板材的变形织构和再结晶织构演变规律,并进一步研究了织构对其静态和动态力学性能的影响;同时本文也对TC1钛合金棒材热挤压织构及织构对棒材静态和动态力学性能的影响进行了研究,以期对特殊环境下服役的TC1钛合金产品的加工和制造提供理论支持。研究结果表明,经过不同变形量冷轧变形TC1钛合金形成了强{0002}面织构以及分离式基面{0002}织构即{-2115}<5-1053>{45°, 30°, 60°} ,而{0002}面织构有{0002}<10-10>和{0002}<11-20>两个组分组成,同时在65%变形量冷轧时还形成了{-2112}<2-1-13>织构。对冷轧板材进行再结晶退火,再结晶织构主要遗传了冷轧变形织构,这是“择优形核”和“择优生长”的结果,其{0002}<11-20>和{0002}<10-10>组分分别对应的较低Σ12和Σ11重位晶界在{0002}织构形成过程中起着重要作用。加热速率对再结晶进程影响很大,盐浴加热可促进再结晶进程,而分级加热则会延缓再结晶进程。通过静态拉伸、压缩和动态冲击实验,{0002}织构对各向异性影响很大,沿RD方向具有很高的延伸率和断面收缩率,而沿ND方向具有较高的抗压强度,在沿TD、RD方向压缩和沿ND、RD、TD方向动态冲击时出现大量的孪晶协调宏观变形。TC1钛合金棒材在热挤压过程中形成典型的<10-10>∥E D丝织构,经过退火<10-10>∥E D丝织构强度显著增强。静态拉伸、压缩和动态冲击实验表明,挤压试样的延伸率和断面收缩率分别为25%、36%;在压缩和冲击过程中试样均出现了大量的孪晶协调变形,而挤压试样在冲击过程中孪晶的数量明显比原始试样多,且在不同的冲击载荷条件下,挤压试样和原始试样表现出了不同的应变速率效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钛合金
• 1.1.1 钛合金简介
• 1.1.2 钛合金的使用现状
• 1.2 TC1 钛合金的应用
• 1.3 钛合金织构
• 1.3.1 织构形成与表述
• 1.3.2 变形织构
• 1.3.3 再结晶织构
• 1.4 织构三维取向分布函数
• 1.5 织构对各向异性的影响
• 1.6 本文研究目的与内容
• 第2章 实验方案
• 2.1 材料加工处理
• 2.2 材料测试分析
• 2.2.1 金相样品腐蚀液的配制
• 2.2.2 金相样品制备
• 2.2.3 X 射线衍射分析
• 2.2.4 力学性能实验
• 第3章 TC1 钛合金冷轧织构和再结晶织构演变
• 3.1 TC1 钛合金冷轧变形织构
• 3.1.1 原始状态的TC1 合金的组织及其织构
• 3.1.2 冷轧试样微观组织变化
• 3.1.3 冷轧试样织构演变
• 3.1.4 冷轧织构演变分析
• 3.2 TC1 钛合金再结晶织构
• 3.2.1 空气炉再结晶退火条件下的再结晶织构演变
• 3.2.2 盐浴炉再结晶退火条件下的再结晶织构演变
• 3.2.3 分级加热再结晶退火条件下的再结晶织构演变
• 3.2.4 分析与讨论
• 3.3 本章小结
• 第4章 TC1 钛合金板材各向异性
• 4.1 织构对TC1 板材静态力学行为的影响
• 4.2 织构对TC1 板材动静态力学行为的影响
• 4.2.1 试样的拉伸应力-应变曲线
• 4.2.2 试样的压缩应力-应变曲线
• 4.2.3 织构对TC1 钛合金板材静态力学行为的影响
• 4.3 织构对TC 钛合金板材动态力学行为的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 挤压 TC1 钛合金静态与动态力学行为
• 5.1 挤压棒材微观组织及其织构演变
• 5.1.1 原始态棒材微观组织及其织构
• 5.1.2 挤压态TC1 钛合金微观组织及其织构
• 5.1.3 原始态和挤压态TC1 钛合金的退火组织及织构
• 5.1.4 织构演变分析
• 5.2 织构对TC1 钛合金棒材静态力学行为的影响
• 5.2.1 试样拉伸应力-应变曲线
• 5.2.2 试样压缩应力-应变曲线
• 5.2.3 织构对静态力学行为的影响
• 5.3 织构对动态力学行为的影响
• 5.3.1 冲击试样动态应力-应变曲线
• 5.3.2 冲击试样变形组织
• 5.3.3 织构对TC1 钛合金棒材动态力学行为的影响
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文