TC21鈦合金片層組織的等軸化行為研究.pdf

1、TC21鈦合金是一種新型的損傷容限型鈦合金，因其高強度、高韌性等特點，被廣泛應(yīng)用于航空材料的結(jié)構(gòu)件。因鈦合金片層組織具有很強的高溫組織穩(wěn)定性，且導熱性能差，在α+β相區(qū)變形易產(chǎn)生缺陷，會導致變形困難，很難獲得較為理想的加工件，因此需在α+β相區(qū)進行大塑性變形來實現(xiàn)等軸化。本文主要對片層TC21鈦合金，在變形溫度760℃~920℃、應(yīng)變0.16~0.91和應(yīng)變速率0.001s-1~10s-1范圍內(nèi)進行等溫恒應(yīng)變速率熱壓縮實驗，繪制出該合金

2、在不同變形參數(shù)下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并利用金相顯微鏡、掃描電鏡及透射電鏡分析了變形參數(shù)對變形組織的影響規(guī)律，研究了片層組織的等軸化機理，建立了等軸化動力學模型。
　　分析流動應(yīng)力曲線得出：應(yīng)變在很小值時，流動應(yīng)力已經(jīng)達到峰值，隨應(yīng)變增大，流動應(yīng)力降低，溫度和應(yīng)變速率對其也有一定的影響。通過金相顯微鏡對變形組織進行分析發(fā)現(xiàn)，在TC21鈦合金片層組織等軸化進程中，變形參數(shù)的影響非常大。溫度升高，α相的等軸化百分比和等軸化的α相直徑增大，

3、但高溫容易產(chǎn)生相變，使α相體積減少；應(yīng)變速率主要影響的是等軸化百分比和α相的形態(tài)，高應(yīng)變速率下易產(chǎn)生局部流動和絕熱剪切帶等缺陷，低應(yīng)變速率下的缺陷基本消失，且片層組織等軸化非常明顯；在應(yīng)變逐漸增大的條件下，片層α相形態(tài)開始發(fā)生改變，先變?yōu)殚L條狀或彎折狀，最后分離，形成等軸組織。獲得TC21鈦合金等軸化的較為合理的變形參數(shù)范圍：溫度為880℃~920℃，應(yīng)變速率0.001s-1~0.01s-1和應(yīng)變0.59~0.91。
　　通過掃描

4、電鏡、透射電鏡對片層TC21鈦合金等軸化機理分析發(fā)現(xiàn)，片層α相等軸化是擴散和形變機制共同作用的結(jié)果。在應(yīng)變速率低的情況下，位錯滑移可以彌補變形所產(chǎn)生的缺陷，并且將片層分割，形成亞晶組織。在應(yīng)變速率高的情況下，易出現(xiàn)形變孿晶，β相沿孿晶形成的α/α界面楔入，導致其分離，實現(xiàn)等軸化。片層α相的彎折與平直分離也是導致等軸化的一個因素。擴散貫穿片層TC21鈦合金等軸化的整個過程，且易發(fā)生在晶界和位錯等缺陷處，因為在這個位置的結(jié)構(gòu)復雜，原子的排列