CT20钛合金的组织与性能控制

论文摘要

本试验从热变形量和热变形温度以及锻前β均匀化热处理三个方面着手,制定了八种不同的锻造制度,通过对比三火次不同锻造制度的合金组织与性能的关系,得出CT20钛合金在锻造中的一般规律,优化出最好的锻造工艺。此外,本文还研究了锻造工艺对大规格棒材横截面组织和性能的影响。每火次每种锻造制度的合金都做拉伸性能测试,包括对棒材横截面各个部位室低温拉伸性能的测试,对拉伸试样进行SEM分析和金相分析,并在以上工作基础上对CT20钛合金的塑性变形机理进行探讨。研究发现:由于大规格棒材在锻造过程中,合金中各个部位很难保证相同的变形量;锻后空冷过程中,各个部位的冷却速率不同,使得各个部位发生不同的组织演变,最终的组织形态也有所不同。通过实验发现,棒材横截面上1/2R处到3/4R处的组织和机械性能较好。随着锻造火次的增加,合金的低倍金相组织表现为更均匀、更细小;高倍金相组织等轴组织球化更充分,魏氏组织也转化为片层组织,且趋于均匀。两相区锻造,合金组织表现为等轴组织或等轴组织+片层组织,相变点之上的锻造,合金组织为魏氏+网篮或网篮。观察拉伸断口发现,960℃变形温度试样属脆性断裂,塑性差;920℃变形温度试样有大量的韧窝,且深、均匀,材料塑性好。通过低温力学性能的测试,发现CT20钛合金有极好的低温（20K）力学性能,与室温力学性能相比,塑性略有降低,而强度约增加一倍。试验表明随着锻造火次的增加,进一步增大变形量,合金组织塑性有所提高,但不明显,强度反而下降较快,经过对比发现二火次T3制度,即920℃、20%变形量,经过β相均匀化热处理的锻件组织和室低温性能达到最佳匹配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钛及钛合金的应用
• 1.1.1 航空方面的应用
• 1.1.2 航天方面的应用
• 1.1.3 海洋方面的应用
• 1.1.4 其它方面的应用
• 1.2 钛合金的分类
• 1.3 钛合金的典型显微组织
• 1.4 钛合金的锻造工艺
• 1.4.1 α+β锻造
• 1.4.2 β锻造
• 1.4.3 近β锻造
• 1.4.4 等温锻造
• 1.5 国内外低温钛合金的研究现状
• 1.6 CT20 钛合金的特性
• 1.6.1 CT20钛合金的简介
• 1.6.2 CT20钛合金的相变点测定
• 1.7 本研究的目的及意义
• 2 实验材料和方法
• 2.1 实验材料制备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 室温及低温拉伸性能测试
• 2.2.2 金相组织观察
• 2.2.3 扫描电镜微观分析
• 2.2.4 透射电镜微观组织观察
• 3 变形量对CT20钛合金组织和性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 变形量对棒材横截面不同部位组织和性能的影响
• 3.3 20%变形量锻造火次对合金组织和性能的影响
• 3.3.1 20%变形量下三火次合金的组织演变
• 3.3.2 20%变形量下三火次合金的机械性能
• 3.4 50%变形量锻造火次对合金组织和性能的影响
• 3.4.1 50%变形量下三火次合金的组织演变
• 3.4.2.50%变形量下三火次合金的机械性能
• 3.5 各种变形制度下合金的机械性能
• 3.6 本章小结
• 4 变形温度对 CT20钛合金组织和性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 20%变形量在不同变形温度下对组织和性能的影响
• 4.2.1 β相区均匀化热处理后经不同温度变形对合金组织的影响
• 4.2.2 未经均匀化处理不同变形温度对组织的影响
• 4.2.3 20%变形量下不同变形温度的组织对性能的影响
• 4.3 50%变形量下不同变形温度对组织和性能的影响
• 4.3.1 经过β相区均匀化处理不同变形温度对组织影响
• 4.3.2 未经过β相区均匀化处理不同变形温度对组织影响
• 4.3.3 50%变形量下不同组织对性能的影响
• 4.4 拉伸断口分析
• 4.5 本章小结
• 5 20K温度下CT20钛合金的力学性能
• 5.1 不同组织合金的室低温拉伸性能对比
• 5.2 CT20钛合金20K拉伸的载荷—位移曲线
• 5.3 低温拉伸试样的断口形貌分析
• 5.4 TEM电镜低温微观组织的观察
• 5.5 本章小结
• 6 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录： 攻读硕士学位期间发表的论文