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Ti-B19合金的固态相变动力学及其组织演变规律

常辉  
【摘要】:Ti-B19合金是我国为某项重点工程自主开发成功的一种亚稳β型钛合金,可以通过热处理使强度—塑性—韧性得到较好的匹配。由于合金在加工工艺一定的情况下,其组织结构的演变主要取决于热处理过程中的相变过程,并强烈地影响合金性能。因此,对Ti-B19合金相变过程的研究在理论和工程应用上均具有重要的意义。 本文以Ti-B19合金为研究对象,在分析钛合金相转变过程及相变动力学影响因素的基础上,采用原位电阻法和同步X射线衍射技术等手段,在国内首次系统地研究了亚稳β钛合金等温相变和连续冷却过程中非等温相变的动力学机制,探讨了固态相转变过程中相形核与长大机理及其组织演化规律,建立了Ti-B19合金等温相变的TTT图和连续冷却相变的CCT图。主要研究内容包括: 对Ti-B19合金在300~700℃温区等温时效的动力学机制进行了系统的研究,结果表明,Ti-B19合金在300℃时效时为单一的ω相转变动力学过程,在350℃等温相变为ω相和α相混合相变过程,400℃以上等温相变为单一的α相转变动力学过程。其中,500~550℃等温时合金的相转变速度最快,相变驱动力和溶质原子扩散速度对相变过程的作用达到最佳配合。在此基础上,获得了Ti-B19合金300~700℃等温相变的JMA动力学方程,求得了Avrami指数n、温度常数K及相转变激活能E值,并对500~550℃温区等温相变动力学进了预测,其结果与实际的α相转变规律吻合。据此,建立了Ti-B19合金等温相变TTT图,确定其“鼻温”在520℃左右。 系统研究了Ti-B19合会等温相变过程中的组织演变规律及相形核和长大机制,结果表明,在300~350℃等温时效时,中间过渡相ω均匀形核并弥散分布于β晶内,亚稳β相的分解方式为β→ω+β→ω+β+α→α+β。400℃以上等温时效后,合金显微组织由稳定的α相和β相组成,亚稳β相的分解方式为β→α+β;随时效温度升高,α相由β晶内优先形核逐渐向β晶界优先形核过渡,其尺寸逐渐增大,在500℃时α相析出数量达到最大值57.7%,其与温度之间的关系为


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