步進(jìn)軋制Ti-6Al-4V合金棒材顯微組織細(xì)化研究.pdf

1、本文利用步進(jìn)軋機(jī)，通過(guò)三向壓縮大變形方式對(duì)TC4鈦合金棒材進(jìn)行熱軋加工(一道次由φ40mm變形至φ20mm，變形量為75﹪)，研究了等軸晶粒在上述條件下棒材組織的細(xì)化過(guò)程和細(xì)化機(jī)理，并測(cè)試了細(xì)化后棒材的拉伸性能、沖擊性能和400℃/100小時(shí)熱暴露后組織的穩(wěn)定性。以上試驗(yàn)參數(shù)均是結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行的，研究結(jié)果為TC4合金細(xì)晶棒材的研制提供實(shí)踐依據(jù)。 細(xì)化效果研究表明，棒材軋制后顯微組織得到顯著的細(xì)化。棒材芯部晶粒尺寸由軋前的5μm

2、×20μm變?yōu)檐堉坪蟮?μm×10μ，棒材邊部的晶粒尺寸由軋前的8μm變?yōu)檐埡蟮?μm×6μm。同時(shí)發(fā)現(xiàn)單道次大變形的加工方式(步進(jìn)軋制)比小變形量多道次(精鍛、兩輥軋制)加工的棒材組織更細(xì)小、更均勻。 通過(guò)光學(xué)金相觀察發(fā)現(xiàn)棒材的晶粒延軋向被拉長(zhǎng)，晶粒徑向尺寸減??；橫向上觀察晶粒由等軸逐漸被壓縮變形，晶界得到破碎形成新的晶界，晶界總量增加，組織得到了細(xì)化。透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，在三向壓縮大變形的過(guò)程中，晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)增加，逐漸相互交

3、割、糾纏形成胞狀組織(具有幾何晶界)，胞狀組織在變形的影響下或轉(zhuǎn)動(dòng)或崩塌轉(zhuǎn)變成亞晶粒(具有獨(dú)立的滑移系)，進(jìn)一步增加變形量亞晶會(huì)轉(zhuǎn)變成具有小角度晶界或大角度晶界的新晶粒，這樣單位體積內(nèi)亞晶界和晶界總量增加，組織得到細(xì)化。步進(jìn)軋制細(xì)晶TC4合金棒材與精鍛軋制棒材相比，塑性和沖擊韌性顯著提高。斷口觀察表明，拉伸和沖擊斷口表面平坦，塑坑淺，為典型的韌性斷裂。 本文還研究了細(xì)晶棒材經(jīng)過(guò)400℃/100熱暴露后熱穩(wěn)定性。研究表明，這種組織