TC4-DT鈦合金的高溫形變及熱處理行為的研究.pdf

1、TC4-DT鈦合金是我國自主研發(fā)的新型中強高韌損傷容限型鈦合金，傳統(tǒng)加工一般通過熱形變及兩重熱處理相結(jié)合，來獲得具有良好的強度與損傷容限性能的網(wǎng)籃組織，其中熱形變的溫度常設(shè)定在β相變點以上，由于TC4-DT鈦合金的顯微組織對溫度非常敏感，組織狀態(tài)不穩(wěn)定，在β相變點以上時易導致晶粒粗化及形成長條α晶界，從而影響合金的使用性能。能否通過在兩相區(qū)變形，合理結(jié)合三重熱處理工藝，以獲得良好的具有損傷容限性能的網(wǎng)籃組織，是本課題主要研究的方向。

2、r>　　本文以TC4-DT鈦合金為研究對象，研究了損傷容限型鈦合金的高溫壓縮及拉伸兩種熱變形行為，分析了熱變形過程中流動應力與應變及顯微組織的變化規(guī)律；同時，將熱變形后的組織采用三重熱處理工藝，研究了三重熱處理中各級退火對變形后合金顯微組織演變的影響，分析了顯微組織的微觀組成，得出以下結(jié)論：
　?。?）高溫拉伸及壓縮形變中，在兩相區(qū)變形會得到一定含量的等軸α相，而超過β相變點后，等軸α相消失，并隨著溫度的繼續(xù)升高，晶粒長大嚴重，并

3、會伴有針狀馬氏體α′相沿晶界析出，這對材料的性能是非常不利的。
　?。?）將不同拉伸熱變形后的組織進行固溶時效處理發(fā)現(xiàn)，固溶的溫度影響著等軸α相的含量，高的溫度條件下，得到等軸α相的含量較低；當固溶溫度超過相變點后，晶粒極易長大，經(jīng)過時效處理，部分區(qū)域會沿晶界析出次生α相，組織不均勻，影響合金的機械性能。
　?。?）三重熱處理中第一重與第二重熱處理的溫度同時影響著初生等軸α相的含量，隨第一重和第二重溫度升高，等軸α相減少；第

4、二重熱處理溫度還影響后期析出次生長條狀α相含量和最終形態(tài)，在第二重熱處理過程中析出的條狀α為一次次生α相，在經(jīng)第三重熱處理，一次次生α相片層會變厚，而且間隙間會析出新的次生α相，為二次次生α相，二次析出的條狀α相錯亂貫穿于一次條狀α相之間，各α集束交錯排列，具有較小的縱橫比，細化了組織。
　?。?）以熱變形及三重熱處理合理的相結(jié)合可以獲得三態(tài)組織。在TC4-DT鈦合金中經(jīng)過兩相區(qū)950℃、變形量60％和變形速率為1.1×10-3s

5、-1條件下高溫拉伸，然后經(jīng)熱處理工藝940℃/1h WQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5h AC，得到了由約含20%等軸α、50%～60%條狀α構(gòu)成的網(wǎng)籃和β轉(zhuǎn)變基體組成的三態(tài)組織。
　?。?）壓縮熱變形后經(jīng)三重熱處理發(fā)現(xiàn)，利用第一重與第二重熱處理的工藝，可以得到了組織均勻的網(wǎng)籃組織。壓縮變形溫度和三重熱處理中的溫度都控制在兩相區(qū)以內(nèi)，這解決了在β單相區(qū)熱變形或熱處理易導致晶粒粗大及易析出長條α晶界而影響合金的機械性能的問

6、題。
　　通過壓縮溫度950℃、應變速率0.1s-1經(jīng)熱處理工藝960℃/1h WQ+(840℃～880℃)/1h WQ+820℃/1.5h AC三重熱處理能得到比較均勻的網(wǎng)籃組織。
　?。?）通過溫度950℃、應變量為0.9和應變速率0.1s-1壓縮熱變形后經(jīng)熱處理960℃/1h WQ+(840℃～880℃)/1h WQ+820℃/1.5h AC得到的網(wǎng)籃組織中，次生條狀α相上有橢球狀析出物生成，并隨溫度升高，析出物的含量