TC18鈦合金的高溫變形與蠕變行為研究.pdf

1、TC18鈦合金屬于近β型鈦合金，具有高強(qiáng)度、高塑性、淬透性好、可焊性好等優(yōu)點(diǎn)，因而適用于飛機(jī)的承力結(jié)構(gòu)件。TC18鈦合金構(gòu)件一般通過模鍛和等溫鍛造經(jīng)多道次加工而成，合金組織和性能對(duì)變形參數(shù)十分敏感，且該合金多在高溫承力狀態(tài)下使用，蠕變過程中微結(jié)構(gòu)與性能的變化影響合金結(jié)構(gòu)件的安全使用。本文對(duì)TC18鈦合金進(jìn)行了熱模擬和蠕變實(shí)驗(yàn)研究，通過計(jì)算合金變形參數(shù)建立了變形本構(gòu)方程，并利用金相顯微鏡(OM)、X衍射分析儀(XRD)和透射電鏡(TEM)

2、對(duì)合金變形后顯微組織進(jìn)行了分析，研究了TC18鈦合金高溫變形行為與蠕變行為。研究結(jié)果如下:
　　 (1)TC18鈦合金在兩相區(qū)溫度(700℃～800℃)變形時(shí)，真應(yīng)力應(yīng)變曲線出現(xiàn)明顯軟化特征。而當(dāng)溫度升高到β單相區(qū)（850℃以上），應(yīng)變速率大于0.1s-1時(shí)，合金變形曲線出現(xiàn)不連續(xù)屈服特征。計(jì)算得出TC18鈦合金在α+β兩相區(qū)平均激活能為288kJ/mol，在β單相區(qū)平均激活能為137kJ/mol。
　　 (2)建立了T

3、C18鈦合金不同應(yīng)變條件下的加工圖:隨著應(yīng)變量增加，TC18鈦合金加工圖中失穩(wěn)區(qū)擴(kuò)大。TC18鈦合金在兩相區(qū)低溫區(qū)域(T=700℃～800℃)變形，合金組織中針狀α相發(fā)生了球化，而在單相區(qū)較高變形速率（T=900℃～950℃，(ε)＞0.1s-1）條件下變形，合金發(fā)生了β相動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。TC18鈦合金在兩相區(qū)高應(yīng)變速率(T=700℃～750℃，(ε)＞0.1s-1)條件下變形，組織中觀察到絕熱剪切帶。
　　 (3)TC18鈦合金適

4、宜熱變形條件為T=700℃～850℃，(ε)=0.01s-1～～0.001s-1與T=850℃～900℃，(ε)=1～10s-1。該合金熱變形失穩(wěn)區(qū)為T=700℃～750℃，應(yīng)變速率為0.1s-1～10s-1區(qū)域。
　　 (4)當(dāng)蠕變溫度為400℃～500℃，應(yīng)力為200MPa時(shí)，TC18鈦合金蠕變激活能為123kJ/mol;應(yīng)力為250MPa時(shí)，蠕變激活能為140kJ/mol;應(yīng)力為300MPa時(shí)，蠕變激活能為164kJ/mo

5、l。當(dāng)蠕變溫度為400℃，加載應(yīng)力為200MPa～250MPa時(shí)，TC18鈦合金變形應(yīng)力指數(shù)為1.31;加載應(yīng)力為250MPa～300MPa時(shí)，TC18鈦合金變形應(yīng)力指數(shù)為2.20。當(dāng)蠕變溫度為500℃，加載應(yīng)力為200MPa～250MPa時(shí)，TC18鈦合金變形應(yīng)力指數(shù)為3.14;加載應(yīng)力為250MPa～300MPa時(shí)，TC18鈦合金變形應(yīng)力指數(shù)為5.24。
　　 (5)當(dāng)蠕變溫度為400℃,蠕變應(yīng)力為200MPa時(shí),蠕變機(jī)制為