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TC11钛合金等轴化处理及高温变形行为的研究

黄陆军  
【摘要】: α+β型钛合金的机械性能及变形能力很大程度上依赖于其显微组织,因此通过变形及热处理来确定热加工及热处理工艺对材料组织和性能的影响是非常必要的。本文首先通过变形及双重退火获得了很好的等轴组织。继而对等轴组织TC11钛合金进行不同变形参数下的高温压缩实验。压缩变形温度为900~1060℃,应变速率为0.001~10s~(-1),实验在Gleeble~(-1)500D热模拟机上进行。根据高温压缩数据,建立了流变应力方程、热加工图、高温塑性变形能力评价指标。最后进行了超塑性拉伸试验,进一步评价了等轴组织TC11钛合金的高温变形能力。同时采用OM、SEM、TEM以及EBSD对变形和处理后的组织进行了分析及表征。 对原始魏氏组织进行等轴化处理:在995℃下变形随后水淬,并且经995℃2h FC+920℃4h FC+570℃6h AC双重退火处理,得到分布均匀的等轴组织,晶粒尺寸约为9μm。这种等轴组织TC11钛合金,抗拉强度可以从830MPa增加到1190MPa,屈服强度从590MPa增加到1130 MPa,延伸率从1.6%增加到13.7%。 对等轴组织TC11钛合金进行高温压缩实验表明:在α+β双相区变形,应力-应变曲线在峰值以后表现出软化、稳态流变,主要是动态再结晶及回复与加工硬化共同作用的结果。在β单相区没有软化,直接进入稳态阶段。且应力随变形温度的升高,应变速率的降低而逐渐降低。在高应变速率(大于1.0s~(-1))下,特别是达到10s~(-1)时,应力-应变曲线表现出不连续屈服及流变失稳现象。通过组织分析,温度在920℃以下,变形组织基本保持不变;当温度高于940℃时,保温或变形都能使初生α相向转变β组织转变。且980℃(相变点以下近30℃)保温或变形时,初生α相大部分转变为转变β组织;不连续屈服的组织表现为局域温度过高组织特征。通过热加工图及超塑性拉伸分析,可得最佳变形工艺参数范围为:900~960℃,0.001~0.1s~(-1)。


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