细晶TC4钛合金高温拉伸变形行为研究

摘要

钛合金是航空工业中应用广泛的金属结构材料。由于钛合金的组织和性能对变形时的热加工参数比较敏感，所以适合其热加工的参数范围较小。因此，研究不同变形条件下材料的变形行为及内部微观组织的变化，可为合理确定材料的热加工工艺和控制产品质量提供科学依据和理论指导。
　　本文采用室温拉伸及高温拉伸等实验方法，系统地研究了细晶TC4钛合金的塑性变形行为。讨论了不同工艺参数下拉伸变形的真应力-真应变曲线的变化规律，分析了热变形参数对该合金高温塑性变形过程中流变应力和延伸率的影响。
　　利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等现代分析测试手段，综合分析原始TC4钛合金板材的微观组织，并对相变温度进行了测定；探讨了热处理对细晶TC4钛合金微观组织的影响，分析了细晶TC4钛合金合金高温拉伸变形条件与变形组织间的关系。结果表明：原始TC4板材为等轴(αβ+两相组织，相变点约为966℃；热处理时，随着温)度的升高TC4钛合金中的α晶粒逐渐粗化；细晶TC4钛合金高温变形过程中，随着变形温度的升高，α相的含量减少；应变速率对α相的含量影响不大，对α相的形态影响较大。
　　利用扫描电子显微镜(SEM)对细晶TC4钛合金拉伸断口进行分析。结果表明，室温拉伸时，断裂方式为准解理断裂；高温拉伸时，断裂形式出现转变，断口表面出现了大量的等轴韧窝，说明高温时，断裂方式为韧性断裂。细晶钛合金高温拉伸断裂机制可以用空位聚集、空洞连接理论进行说明。

目录

细晶TC4钛合金高温拉伸变形行为研究

TENSILE DEFORMATION BEHAVIOR OF FINE-GRAINED TC4 TITANIUM ALLOY AT HIGH TEMPERATURE

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 钛合金的分类及TC4 钛合金

1.2.1 钛合金的分类

1.3 钛合金的晶粒细化

1.3.1 晶粒细化意义

1.3.2 钛合金晶粒细化方法

1.4 细晶合金高温塑性变形行为研究

1.4.1 细晶合金变形行为研究现状

1.4.2 细晶钛合金超塑性行为研究

1.5 本文研究内容

第2章 材料及实验方法

2.1 实验用料

2.2 实验方法

2.2.1 拉伸实验

2.2.2 热处理工艺设计

2.3 显微组织与结构观察

2.3.1 金相观察

2.3.2 扫描电镜观察

2.3.3 透射电镜观察

2.3.4 X 射线衍射分析

2.3.5 差热分析

第3章 细晶TC4 钛合金室温组织性能

3.1 引言

3.2 原始组织观察

3.2.1 原始组织OM、SEM 观察

3.2.2 原始组织TEM 观察

3.3 原始材料XRD 分析

3.4 原始材料相变点测定

3.5 热处理对合金显微组织的影响

3.6 细晶钛合金室温拉伸

3.7 室温拉伸后断口分析

3.8 本章小结

第4章 细晶TC4 钛合金高温拉伸变形行为

4.1 引言

4.2 细晶TC4 合金高温拉伸力学行为

4.3 温度对细晶TC4 钛合金拉伸性能的影响

4.3.1 变形温度对强度的影响

4.3.2 变形温度对延伸率的影响

4.4 变形速率对细晶TC4 钛合金拉伸性能的影响

4.4.1 变形速率对抗拉强度的影响

4.4.2 变形速率对延伸率的影响

4.5 晶粒尺寸对细晶TC4 钛合金拉伸性能的影响

4.5.1 晶粒尺寸对抗拉强度的影响

4.5.2 晶粒尺寸对延伸率的影响

4.6 热激活能的计算

4.7 细晶TC4 合金高温拉伸后显微组织

4.7.1 变形温度对拉伸后显微组织的影响

4.7.2 变形速率对拉伸后显微组织的影响

4.8 高温拉伸断口分析

4.8.1 断口形貌比较分析

4.8.2 断裂机制

4.9 本章小结

结论

参考文献

附录

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致谢

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