TC6钛合金的高温蠕变行为及热处理工艺对合金组织性能的影响

摘要

TC6钛合金是综合性能良好的马氏体型α+β两相热强钛合金，可在400～450℃下长期工作，并主要用于航空发动机的叶片、转动件及紧固件。本论文借助光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸力学性能测试以及蠕变试验等手段研究了TC6钛合金的高温蠕变行为及热处理工艺对合金组织性能的影响，获得如下主要研究结论:
　　 (1)试验后得到了TC6合金不同温度和应力条件下的蠕变应变一时间曲线，分析表明随着蠕变温度或应力的提高，合金稳态蠕变速率在增加，其稳态蠕变阶段时间缩短。另外根据次曲线数据计算得到合金的高温蠕变相关材料常数，建立了合金高温蠕变的本构方程:εs=7.23×10-19σ4.9exp(-102.7/RT)
　　 (2) TC6钛合金在350～450℃高温蠕变时，其蠕变机制是位错和扩散双重控制机制;在450～500℃高温蠕变时，其蠕变机制主要是扩散控制机制;并且晶界的滑动对蠕变也有一定的作用。
　　 (3) TC6钛合金高温蠕变过程中晶粒扭曲拉长，位错密度增加，在动态回复作用下形成亚晶结构，并且随着蠕变温度和应力的提高，位错密度增加和亚晶结构更明显。
　　 (4) TC6钛合金400℃的高温蠕变过程中，次生α相数量相比其它温度蠕变的数量明显较多，其中次生针片状α相穿过α相和β相的相界产生，次生板条α相主要存在于β转内，次生α相的增多有利于增加合金的高温蠕变抗力。
　　 (5) TC6经920℃/1.5h，FC+620℃/2h，AC热处理，其性能为抗拉强度1032MPa，屈服强度983 MPa，伸长率20.2％，断口收缩率47.8％。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 钛合金概述及分类

1．1．1 钛合金概述

1．1．2 钛合金的合金化

1．1．3 钛合金分类及其相应特点

1．2 (α+β)型钛合金

1．2．1 (α+β)型钛合金的组织和性能

1．2．2 (α+β)型钛合金的热处理工艺

1．3 钛合金高温蠕变行为研究

1．3．1 蠕变基本理论

1．3．2 影响钛合金蠕变行为的因素

1．4 本课题研究意义和内容

第二章 实验内容和分析测试方法

2．1 实验材料及基本流程

2．2 TC6钛合金T(α+β)／β相变点的测定

2．2．1 计算法

2．2．2 连续升温金相法

2．3 相关实验参数

2．3．1 热处理实验参数

2．3．2 高温蠕变实验参数

2．4 性能测定和显微组织观察

2．4．1 常温和高温力学性能测定

2．4．2 金相显微组织观察

2．4．3 扫描电子显微镜观察

2．4．4 透射电子显微镜观察

第三章 TC6钛合金T(α+β)／β相变温度的测定和分析

3．1 计算法

3．2 连续升温金相法

3．3 分析与讨论

3．4 本章小结

第四章 TC6钛合金高温蠕变行为研究

4．1．蠕变参数对TC6钛合金蠕变性能的影响

4．1．1 温度对TC6钛合金的蠕变性能影响

4．1．2 应力对TC6钛合金的蠕变性能影响

4．1．3 分析与讨论

4．2 蠕变参数对TC6钛合金组织结构变化影响的观察与分析

4．2．1 蠕变参数对TC6钛合金金相组织变化影响的观察与分析

4．2．2 蠕变参数对TC6钛合金透射电镜组织结构变化的观察与分析

4．2．3 TC6钛合金蠕变过程中次生α相和第二相粒子析出强化的探讨

4．3 TC6钛合金高温蠕变本构方程的建立

4．3．1 TC6钛合金的稳态蠕变速率

4．3．2 TC6钛合金的蠕变应力指数和蠕变激活能

4．3．4 TC6钛合金蠕变机制探讨

4．4 本章小节

第五章 热处理对TC6钛合金组织和性能的影响

5．1 热处理工艺对TC6钛合金显微组织的影响

5．1．1 四种基本热处理方式对TC6钛合金显微组织的影响

5．1．2 等温退火热处理方式对TC6钛合金显微组织的影响

5．2 热处理工艺对TC6钛合金力学性能的影响

5．2．1 四种热处理工艺对TC6钛合金拉伸力学性能的影响及拉伸断口分析

5．2．2 等温退火中加热温度对TC6钛合金拉伸力学性能的影响

5．3 本章小结

第六章 主要结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间相关论文