TC6钛合金应变诱发超塑性研究

论文摘要

TC6钛合金是一种α+β双相钛合金，该合金具有塑性高、强度高、耐热性和耐腐蚀性好等特点，在航空、化工、造船等领域得到了广泛应用。钛合金超塑性成形与传统加工成形相比，其变形抗力小、能够成形尺寸精度高、组织致密的复杂零部件。因此，探索钛合金新的超塑性成形技术具有理论意义和应用价值。本课题在最大m值、应变速率循环（CSR）超塑性研究的基础上，提出了应变诱发超塑性变形理论，主要用于深入挖掘超塑性性能。应变诱发超塑性拉伸方法主要利用材料预变形过程中产生足够的畸变能，用于动态再结晶细化晶粒，从而达到提高材料超塑性的目的。该课题采用恒速、最大m值、应变诱发超塑性拉伸实验方法对TC6钛合金进行高温拉伸试验，系统地研究了TC6钛合金的超塑性变形行为和变形前后微观组织变化情况。研究了不同工艺参数（预应变量、变形温度）下，拉伸变形的真实应力-应变曲线的变化规律；分析了变形温度对该合金在高温塑性变形过程中流变应力和延伸率的影响；比较上述3种拉伸方法的特点，总结出了以下几个规律：1. TC6钛合金在变形温度830℃950℃范围内，随着变形温度升高，延伸率先升高后下降，该合金超塑性对温度相当敏感，其最佳变形温度为850℃。2.应变诱发法超塑性拉伸方法的临界再结晶工程预应变为1.5，试样高温超塑性拉伸的最佳工程预应变量为2.0。3.应变诱发超塑性方法的主要变形机制是晶界滑移，动态回复和动态再结晶为变形机制的辅助机制。4.应变诱发超塑性拉伸变形过程中，动态再结晶使晶粒呈现等轴细小化。拉伸时间对晶粒长大有一定的促进作用，但由于应变量的不断增加，再结晶的驱动力也源源不断，导致动态再结晶伴随整个拉伸过程，晶粒的长大得到有效的抑制。因此高温下拉伸时间对其超塑性影响不大。5.应变诱发超塑性拉伸方法要优于其它两种超塑性拉伸方法。应变诱发超塑性拉伸不仅可以诱发TC6钛合金再结晶细化晶粒，还可使α、β相稳定在较好比例，致使其延伸率高达2053%，而最大m值的最佳延伸率为1347%、恒速为754%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题的依据、目的和意义
• 1.3 文献综述
• 1.3.1 钛合金的分类及其特点
• 1.3.2 钛合金的应用及前景
• 1.3.3 超塑性的概念及分类
• 1.3.4 超塑性的本构方程
• 1.3.5 m 值的测定原理及方法
• 1.3.6 钛合金晶粒细化[19]
• 1.3.7 钛合金的超塑性
• 1.3.8 钛合金超塑性的变形机理
• 1.3.9 钛合金超塑性国内外研究发展状况
• 1.4 课题来源
• 1.5 研究内容
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料
• 2.3 拉伸试样制备
• 2.4 试验设备
• 2.4.1 电子万能拉伸试验机
• 2.4.2 镶嵌机、抛光机、金像显微镜、差热分析仪
• 2.5 应变诱发超塑性研究方法
• 2.6 实验方案
• 第3章 应变诱发超塑性实验控制系统
• 3.1 引言
• 3.2 拉伸实验控制系统说明
• 3.2.1 控制系统研制的意义及设计思路
• 3.2.2 硬件工作原理及实现方法
• 3.2.3 控制软件开发环境
• 3.2.4 动态链接库
• 3.2.5 软件的实现功能
• 3.3 控制程序的开发
• 3.3.1 开发流程
• 3.3.2 实验方法选择对话框的设计
• 3.3.3 窗体的设计
• 3.3.4 软件的调试及打包
• 3.4 应变诱发超塑性方法程序设计
• 3.4.1 程序流程图
• 3.4.2 核心程序设计
• 3.4.3 工作界面
• 3.5 实时监控曲线
• 3.6 本章小结
• 第4章 超塑性试验结果及分析
• 4.1 引言
• 4.2 超塑性的实验结果
• 4.2.1 恒速拉伸法
• 4.2.2 最大 m 值法拉伸
• 4.2.3 应变诱发法拉伸
• 4.2.4 高温拉伸后试样对比分析
• 4.3 应变诱发超塑性试验分析
• 4.3.1 拉伸到预应变时的显微组织分析
• 4.3.2 温度对超塑性性能指标的影响
• 4.3.3 真应力-真应变曲线
• 4.3.4 应变诱发超塑性和其它方法的比较
• 4.3.5 拉伸后显微组织分析
• 4.3.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 发表论文
• 参加科研情况
• 致谢