固溶—时效对TC18钛合金显微组织、力学性能和织构的影响

摘要

TC18近β钛合金具有高强度、高韧性和优良的淬透性等优点，作为大型结构承力件广泛应用于航空航天工业中。现有热处理工艺难以有效的调节TC18合金显微组织，使合金的强度、韧性和塑性良好匹配，也较少关注合金织构在热处理过程中的演化。本文针对上述问题，基于固溶-时效热处理工艺，采用正交法设计热处理实验，综合考虑温度、时间和冷却方式等热处理参数，利用SEM、EBSD和力学性能试验机等手段，研究了固溶-时效过程中各热处理参数对合金显微组织和力学性能的影响，并探究了合金显微织构在热处理过程中的演化，获得了以下主要结论:
　　1)对于本实验中的热处理参数，TC18钛合金伸长率的主要影响参数依次为固溶温度、固溶冷却方式和时效温度，抗拉强度的主要影响参数依次为时效温度和固溶冷却方式。
　　2)热轧态TC18合金在固溶-时效过程中，固溶温度降低、固溶冷却速度降低以及时效温度升高，均促使α相依附于在变形过程中形成的等轴α相析出，引起等轴α相的含量增加、尺寸增大，使合金的伸长率升高;时效温度降低、固溶冷却速度增加，促使α相在β相晶内以细针形貌大量析出，合金的强度升高。
　　3)热轧态TC18合金在820℃～730℃的温度区间固溶时，β相仅发生了回复和β→α相变，其织构类型基本保持不变，而织构的强度在相变的作用下，随固溶温度的降低而略有降低;α相在这个温度区间固溶时不仅发生了回复和相变，而且发生了再结晶，导致其织构发生了改变:820℃固溶时α相为平行于RD方向的织构，随着固溶温度的降低，相变过程加剧而再结晶程度降低，导致逐渐演变为由平行于RD方向、平行于TD方向以及与RD、TD呈45°方向共同组成的织构，且<2-1-10>//ND方向和<10-10>//TD方向的再结晶织构强度降低。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 近β钛合金

1．2 近β钛合金的热处理

1．2．1 退火

1．2．2 固溶时效

1．3 近β钛合金的相变和显微组织

1．3．1 近β钛合金的相变

1．3．2 近β钛合金的显微组织

1．4 钛合金的织构

1．4．1 织构的表示方法

1．4．2 EBSD简介

1．4．3 钛合金织构的类型

1．5 本课题的意义和内容

2 研究过程与性能测试

2．1 实验材料制备

2．2 热处理实验

2．3 显微组织与织构分析

2．3．1 扫描电镜形貌分析

2．3．2 EBSD织构分析

2．3 力学性能测试

2．3．1 抗拉强度测试

2．3．2 伸长率测试

3 固溶-时效对显微组织和力学性能的影响

3．1 引言

3．2 固溶-时效对力学性能的影响程度

3．3 固溶-时效对显微组织的影响

3．3．1 固溶温度和时间

3．3．2 时效温度和时间

3．3．3 固溶冷却方式

3．4 固溶-时效对力学性能的影响

3．4．1 固溶-时效对伸长率的影响

3．4．2 固溶-时效对抗拉强度的影响

3．5 热处理工艺参数-显微组织-力学性能的相关性

3．5．1 热处理工艺参数-等轴α相-伸长率的相关性

3．5．2 热处理工艺参数-细针α相-抗拉强度的相关性

3．6 本章小结

4 回复／再结晶和相变对织构的影响

4．1 引言

4．2 热轧态TC18合金织构

4．2．1 热轧态TC18合金取向成像图和晶界角度差分布

4．2．2 热轧态TC18合金β相和α相织构

4．3 回复／再结晶和相变对热轧态TC18合金织构的影响

4．3．1 回复／再结晶和相变对β相织构的影响

4．3．2 回复／再结晶和相变对β相织构的影响

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢