TB5钛合金板材冷变形及退火过程结构演变和力学性能研究

论文摘要

TB5钛合金（Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al）是美国空军开发的新型亚稳p钛合金。该合金具有良好的铸造性能和冷成型性能,可以加工成板材、带材和管材等形式的成品,其缺点是弹性模量低,冷变形时回弹大,各向异性较强。本文采用OM、XRD和EBSD等分析方法对TB5合金板材采用不同冷轧及退火工艺过程中,织构、组织演变规律及其对力学性能的影响进行了研究。研究结果表明,板材原始组织为典型的p等轴晶粒,晶粒尺寸在60μm左右。经过冷轧变形量分别为50%、60%、70%和80%的冷轧变形后,晶粒沿着轧制方向伸长,长度超过200μm。冷轧后的合金板材在800℃下进行退火处理,保温5min,即开始发生再结晶,保温15min再结晶完成。采用单向冷轧,冷轧变形量为50%、60%、70%和80%,都形成以{113}<332>和{112}<111>为主,{001}<110>为辅的冷轧织构。一次换向冷轧,冷轧变形量由50%增加到70%,形成的冷轧织构主要为{112}<111>和{113}<332>。两次换向冷轧,形成冷轧织构主要是{001}<110>。冷轧后的合金板材经过800℃退火处理,所形成的退火织构主要是{113}<121>和{113}<332>,与原始固溶态合金板材织构类型一致。板材经单向冷轧,冷轧变形量由50%增加至80%,抗拉强度由1050MPa增加到1180MPa,屈服强度由950MPa增加至1110MPa,延伸率从9.2%降低至5.2%。一次换向冷轧,冷轧变形量由50%增加至70%,抗拉强度从1060MPa增加至1125MPa,屈服强度由957MPa增加至990MPa,延伸率由9.5%降低至6.5%。二次换向,冷轧变形量为70%,抗拉强度为1100MPa,屈服强度为980MPa,延伸率为7.0%。板材冷轧后再进行退火处理,抗拉强度和屈服强度都出现显著的降低,延伸率出现显著的增加。单向冷轧后退火,抗拉强度范围是740-795MPa,屈服强度范围是705-740MPa,延伸率范围是21.2%-28.2%。一次换向冷轧后退火,抗拉强度范围在777-785MPa,屈服强度范围是725-742MPa,延伸率范围是22.2%-28.0%。二次换向冷轧后退火,合金板材的抗拉强度范围在785-792MPa,屈服强度范围是728-740MPa,延伸率范围是19.2%-21.5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钛及钛合金发展和应用
• 1.1.1 钛及钛合金的发展
• 1.1.2 TB5合金的发展和应用
• 1.1.3 TB5钛合金国内外研究进展
• 1.2 金属材料冷变形后的组织和性能变化
• 1.2.1 回复
• 1.2.2 再结晶及晶粒长大
• 1.2.3 退火过程中的织构
• 1.3 钛合金冷变形及退火过程中织构演变研究进展
• 1.4 EBSD分析技术
• 1.4.1 EBSD分析技术简介
• 1.4.2 EBSD分析技术在材料研究中的应用
• 1.5 本文的研究内容和意义
• 2 试验材料与研究方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.3 显微组织分析
• 2.3.1 金相组织观察
• 2.3.2 X射线衍射试验
• 2.3.3 电子背散射衍射试验
• 2.4 力学性能试验
• 3 冷轧及退火工艺对TB5合金织构演变的影响
• 3.1 TB5合金原始组织及织构
• 3.2 不同冷轧及退火条件下的TB5合金组织及织构
• 3.2.1 1号板材冷轧及退火条件下的组织及织构
• 3.2.2 2号板材冷轧后的组织及织构
• 3.2.3 3号板材冷轧及退火条件下的组织及织构
• 3.2.4 4号板材冷轧及退火条件下的组织及织构
• 3.3 TB5合金织构的分析与讨论
• 3.3.1 TB5合金冷轧过程中的织构分析
• 3.3.2 TB5合金退火过程中织构分析
• 3.4 本章小结
• 4 不同冷轧及退火工艺对TB5合金力学性能的影响
• 4.1 冷轧工艺对TB5合金板材力学性能的影响
• 4.2 退火工艺对TB5合金板材力学性能的影响
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢