机械热处理对TC4-DT钛合金组织演化及性能的影响

摘要

本文以损伤容限型TC4-DT合金为研究对象，通过光学金相组织观察、力学性能测试、扫描断口分析及透射电镜观察等方法，系统地研究了不同机械热处理工艺对组织与性能的影响，讨论了TC4-DT合金组织遗传与演化规律，分析了不同组织状态与各种性能的关系。
　　研究发现，锻造温度越高，等轴α相含量越少，但是等轴α尺寸大小变化不大。冷却方式对等轴α相的数量和尺寸影响不大，只改变片层α的尺寸与取向分布。片层α受多种机制共同作用逐级短化，包括末端迁移机制，热扩散，局部剪切，亚晶界分离，动态回复，动态再结晶及界面自由能降低，最终球化。
　　在两相区锻造，960℃/1h WQ+540℃/6h AC热处理后的强度与塑性达到最佳匹配。普通退火后的拉伸性能主要由锻造工艺得到的组织决定。强化热处理后，根据固溶温度的不同，决定拉伸性能的机械热处理过程也不同。两相区固溶时效后的拉伸性能由锻造工艺与热处理制度共同决定。近β区固溶时效，强度主要受次生α相的分布和尺寸控制。980℃固溶时效后的强度与塑性主要与热处理制度有关，受β晶粒尺寸控制。随着锻造温度的升高，TC4-DT合金的条件疲劳强度呈下降趋势。在两相区锻造，980℃/1h WQ+540℃/6h AC固溶时效后的疲劳裂纹扩展速率远低于1000℃锻造，960℃/1hWQ+540℃/6h AC固溶时效的。β区锻造得到较高的冲击韧性，近β区锻造比两相区锻造的冲击韧性略低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 钛及钛合金简介

1．2 损伤容限设计

1．2．1 航空用结构材料设计概念的发展

1．2．2 选材判据及损伤容限性能表征

1．3 损伤容限型钛合金

1．3．1 TC4-DT合金的合金成分

1．3．2 TC4-DT合金的微观组织与性能

1．4 钛合金的锻造

1．4．1 α+β区锻造

1．4．2 β区锻造

1．4．3 其他锻造方式

1．5 钛合金的热处理

1．6 本文研究目的及研究内容

第2章 实验材料及方法

2．1 实验材料

2．2 实验方案设计

2．2．1 锻造工艺

2．2．2 热处理制度

2．2．3 测试分析方法

第3章 机械热处理对组织的影响

3．1 终锻坯料组织

3．2 锻造工艺对组织的影响

3．2．1 常规锻造对组织的影响

3．2．2 近β锻造对组织的影响

3．2．3 β锻造对组织的影响

3．3 热处理制度对组织的影响

3．3．1 常规退火对组织的影响

3．3．2 固溶时效对组织的影响

3．4 本章小结

第4章 机械热处理对力学性能的影响

4．1 机械热处理对拉伸性能的影响

4．1．1 锻造工艺对拉伸性能的影响

4．1．2 热处理对拉伸性能的影响

4．1．2 拉伸断口分析

4．2 机械热处理对高周疲劳的影响

4．3 机械热处理对疲劳裂纹扩展的影响

4．3．1 疲劳裂纹扩展速率曲线分析

4．3．2 疲劳裂纹扩展断口分析

4．4 机械热处理对冲击性能的影响

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

论文发表

致谢