不同类型钛合金渗氢及热变形对微观组织结构的影响

摘要

钛及钛合金在热变形过程中变形温度高、变形抗力大，较大的限制了钛合金的应用。钛合金热氢处理，通过氢致塑性、氢致相变改善钛合金热加工性能。但是氢对钛及致钛合金的高温增塑机理很少有系统的研究。本文针对这些问题，进行了深入的研究。
　　本文利用金相显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨电子显微镜(HREM)观察了 TA1、BT20和 TC4三种不同类型的钛合金渗氢后的微观组织，研究结果表明，三种钛合金渗氢后均有氢化物(δ-TiH2)生成，并且随着氢含量的增加，氢化物逐渐增多。氢化物形态与合金类型有较大的关系，针状和条块状(TA1)、羽毛状(BT20)及条状(TC4)。氢化物析出时一般与基体保持一定的取向关系。另外氢对位错有较大的影响，氢化物与基体界面处有位错生成。氢的加入降低了β转变点。
　　采用等温热压缩方法研究了 TA1-xH、BT20-xH及 TC4-xH三种合金的热变形规律，研究了氢含量、变形温度及变形量对组织演变的影响规律。主要结果表明，在一定的氢含量范围内，氢可显著降低钛合金的变形抗力，增加其热塑性。通过观察氢对三种钛合金热变形过程中的组织演变，发现在同一温度变形时，TA1-xH合金中的位错密度低于 TA1合金，而且氢促进了动态回复过程，导致流变应力的降低。氢促进了 BT20合金热变形过程中动态再结晶过程的进行，使再结晶晶粒易于长大，并降低了位错密度，使流变应力降低。TC4-0.4H合金在800℃热变形时，氢使 TC4-0.4H合金中β相增多，尽管位错密度较高，流变应力仍处于较低水平。
　　钛-氢合金的流变应力随变形温度及变形量的增加而逐渐降低。随着热变形温度的增加，TA1-xH合金中的亚晶粒逐渐增大，位错密度逐渐减小，从而使流变应力降低。热变形温度的增加能有效的促进 BT20合金中亚晶及再结晶晶粒的长大，并使位错密度降低，从而使流变应力降低。增大变形量会使动态再结晶过程进行的更为完全。随着热变形温度的增加，TC4合金中的动态再结晶晶粒逐渐增大，从而使流变应力降低。

目录

不同类型钛合金渗氢及热变形对 微观组织结构的影响

THE EFFECT OF THERMOHYDROGEN PROCESS AND HIGH TEMPERATURE DERFORMATION ON MICROSTRUCTURE IN DIFFERENT KINDS OF TITANIUM ALLOYS

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 钛和钛合金的研究进展

1.2 氢处理

1.3 钛合金的热变形

1.4 本文的研究目的及主要内容

第二章 材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

第三章 TA1合金渗氢及热变形组织研究

3.1 引言

3.2 TA1合金渗氢后的组织结构及位错组态

3.3 TA1-xH合金热变形过程中的组织演变规律

3.4 TA1-0.3H合金中氢化物的HREM像及晶体学特征

3.5 本章小结

第四章 BT20合金渗氢及热变形组织研究

4.1 引言

4.2 BT20合金渗氢后组织及相结构的演化

4.3 BT20-xH合金热变形后的组织结构及位错组态

4.4 本章小结

第五章 TC4合金渗氢及热变形组织研究

5.1 引言

5.2 TC4合金渗氢后的组织结构

5.3 TC4-xH合金热变形过程中的组织演变

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢