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Ti-43Al-9V-Y合金显微组织及力学性能的研究

2020-12-06阅读(770)

Ti-43Al-9V-Y合金显微组织及力学性能的研究

论文摘要

随着TiAl合金实用化进程的发展,对TiAl合金板材制备以及其后续的热加工技术的需求越来越迫切。本文系统研究了Ti-43Al-9V-Y合金板材轧制过程中组织性能的演变;热处理对合金组织性能的影响;并初步探讨了Ti-43Al-9V-Y合金的超塑性。研究发现,经过不同道次的轧制,Ti-43Al-9V-Y合金显微组织已转变为主要由γ+B2相构成的双相组织,并有少量的α2相。轧制后,γ晶粒呈现等轴状,晶粒尺寸为525μm,B2相呈网络状包围在γ晶粒周围,随着轧制道次的增加,B2相中析出的γ相板条状组织含量增加,富稀土相颗粒分布越来越均匀、更加弥散,而且尺寸越来越小。抗压强度随着轧制道次的增加而增加。经过3道次轧制后,屈服强度最高,达到861MPa,6道次轧制后,屈服强度最低,进一步轧制,屈服强度逐渐升高。热处理后的Ti-43Al-9V-Y合金均由γ、α2、B2三相组成,但热处理对显微组织形貌影响较大。不同的热处理温度条件下,铸态、锻态和轧态合金相变形成的等轴γ晶粒、B2相及层片组织含量不同。其中轧态组织在1200℃及1250℃热处理组织变化不明显;1280℃热处理后,开始有层片析出;1300℃热处理时,形成双态组织;1320℃热处理时,层片组织大量降低,B2相大量生成,一部分高温α相降温过程中形成层片组织,另一部分α相降温过程中形成γ等轴晶。不同的热处理温度条件下,铸态、锻态和轧态Ti-43Al-9V-Y合金的力学性能发生显著变化。总体来说,轧态Ti-43Al-9V-Y合金热处理后的屈服强度较大;锻态Ti-43Al-9V-Y合金热处理后的压缩率较大;板材经过1320℃热处理硬度值最高,达到HV357。铸态Ti-43Al-9V-Y合金在900℃和950℃时拉伸,延伸率分别达到66.7%和17.0%。锻态Ti-43Al-9V-Y合金在900℃和950℃时拉伸,延伸率分别达到85.8%和102.2%,锻态合金在950℃拉伸时表现出超塑性。轧态Ti-43Al-9V-Y合金在900℃、950℃和1000℃时拉伸,延伸率分别达到15.1%、76.5%和100.1%。随拉伸温度的提高,塑性显著增加,轧态合金在1000℃拉伸时表现出超塑性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 TiAl合金的基本性质
  • 1.2.1 Ti-A1 合金二元相图
  • 1.2.2 TiAl合金的典型显微组织
  • 1.2.3 TiAl合金微观组织控制
  • 1.2.4 TiAl合金中的合金元素及其作用
  • 1.3 TiAl合金的力学性能
  • 1.3.1 TiAl合金的屈服强度
  • 1.3.2 TiAl合金的断裂韧性
  • 1.3.3 TiA1 合金的塑性
  • 1.4 TiAl合金超塑性研究现状
  • 1.5 TiA1 合金制备工艺的发展状况
  • 1.5.1 TiAl合金熔炼主要方法
  • 1.5.2 TiAl合金成形方法
  • 1.6 TiAl板材的应用与制备
  • 1.6.1 TiAl板材的应用
  • 1.6.2 TiAl板材制备方法
  • 1.7 主要研究内容
  • 第2章 实验材料的制备与实验方法
  • 2.1 TiAl合金材料的制备
  • 2.1.1 铸锭制备
  • 2.1.2 热处理及热等静压
  • 2.1.3 包套锻造
  • 2.1.4 包套轧制
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 热分析实验（DTA）
  • 2.2.2 热处理
  • 2.2.3 显微组织和相分析
  • 2.2.4 常温压缩性能测试
  • 2.2.5 高温拉伸性能测试
  • 2.2.6 维氏硬度测试
  • 第3章 Ti-43Al-9V-Y合金板材轧制过程中组织性能的演变
  • 3.1 引言
  • 3.2 轧制板材的XRD相分析
  • 3.3 板材轧制过程中的显微组织演变
  • 3.4 压缩性能与硬度分析
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 热处理对Ti-43Al-9V-Y合金组织性能的影响
  • 4.1 引言
  • 4.2 凝固过程与DTA曲线分析
  • 4.3 热处理对铸态Ti-43Al-9V-Y合金组织性能的影响
  • 4.3.1 铸态及热处理态合金XRD分析
  • 4.3.2 热处理态合金显微组织分析
  • 4.3.3 热处理对铸态合金性能影响
  • 4.4 热处理对锻态Ti-43Al-9V-Y合金组织性能影响
  • 4.4.1 锻态及热处理合金XRD分析
  • 4.4.2 热处理态合金显微组织分析
  • 4.4.3 热处理对锻态合金性能影响
  • 4.5 热处理对轧态Ti-43Al-9V-Y合金组织性能影响
  • 4.5.1 轧态及热处态合金XRD分析
  • 4.5.2 热处理态显微组织分析
  • 4.5.3 热处理对轧态合金性能影响
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 Ti-43Al-9V-Y合金超塑性的初步探索
  • 5.1 引言
  • 5.2 Ti-43Al-9V-Y高温拉伸试验及性能分析
  • 5.3 拉伸断口分析
  • 5.3.1 铸态高温拉伸断口分析
  • 5.3.2 锻态高温拉伸断口分析
  • 5.3.3 轧态高温拉伸断口分析
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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