連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓TC4鈦合金的工藝優(yōu)化及細(xì)化機(jī)理研究.pdf

1、鈦合金晶粒細(xì)化可有效提高材料的強(qiáng)度、韌性以及腐蝕性能，目前采用大塑性變形方法制備細(xì)晶鈦合金依然存在加工的工件尺寸較小，制備的材料存在明顯的織構(gòu)傾向等問題。連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓（continuous variable cross-section recycled extrusion,CVCE）是制備大規(guī)格塊體細(xì)晶材料的一種新型大塑性變形方法，操作比較簡單，效率高，且能夠?qū)崿F(xiàn)變形體的均勻變形控制，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
　　本文對TC4

2、合金進(jìn)行CVCE變形，并對變形后的材料進(jìn)行熱處理，研究了變形工藝參數(shù)以及熱處理制度對合金組織性能的影響，并采用DEFORM軟件對變形效果較好的一組工藝參數(shù)（800℃，6loops，2mm/s）變形時(shí)的溫度場、應(yīng)變場進(jìn)行模擬。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）采用不同的工藝參數(shù)對TC4鈦合金進(jìn)行連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓，分析了變形溫度、變形道次、變形速度對其組織的影響。結(jié)果表明：在臨近再結(jié)晶溫度（700℃和750℃）變形時(shí)，隨著變形道次

3、的增加，晶粒的細(xì)化程度增加；在再結(jié)晶溫度以上（800℃~900℃）變形時(shí)，隨著變形道次的增加，晶粒尺寸先減小后增大。隨著變形溫度的升高，晶粒的細(xì)化程度先增大再減小。綜合分析，可獲得較優(yōu)的工藝參數(shù)為800℃，6loops，2mm/s，初生α相尺寸由14μm細(xì)化至2～3μm左右，且組織的均勻性較好。
　?。?）研究了退火溫度及退火時(shí)間對CVCE變形后TC4鈦合金組織結(jié)構(gòu)的影響。選擇接近再結(jié)晶的溫度進(jìn)行退火處理，退火溫度升高至800℃時(shí)

4、工藝參數(shù)為750℃，6道次，2mm/s和700℃，6道次，2mm/s的變形組織其晶粒尺寸由10~13μm細(xì)化至4~7μm。當(dāng)退火溫度為750℃時(shí)，變形時(shí)間增長至2h可對變形工藝參數(shù)為800℃，6道次，2mm/s和750℃，12道次，2mm/s以及700℃，12道次，2mm/s的變形組織實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶細(xì)化。變形工藝參數(shù)為800℃，6道次，2mm/s最優(yōu)的熱處理制度為750℃，保溫2h空冷，初生α相尺寸為3~5μm，且組織晶界清晰，次生α相的等

5、軸化程度增高。
　?。?）利用透射電子顯微鏡觀察連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓以及熱處理后試樣材料的微觀組織，揭示了組織的細(xì)化機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)變形溫度為750℃時(shí)，組織的細(xì)化機(jī)制主要是以形變誘導(dǎo)晶粒細(xì)化為主，800℃時(shí)為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒；CVCE變形組織熱處理時(shí)主要是以再結(jié)晶實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。
　?。?）采用DEFORM軟件對較優(yōu)的變形工藝參數(shù)（800℃，6loops，2mm/s）進(jìn)行溫度場以及應(yīng)變場的模擬，變形過程中發(fā)生變形能和熱能之