ti46al2cr4nb0.3y合金高溫流變行為及加工圖研究

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TG146.2+3 學(xué)校代碼：10213 國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：620.08 密級(jí)：公開(kāi) 工學(xué)碩士學(xué)位論文 Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金高溫流變行為 及加工圖研究 碩 士 研 究 生： 張樹(shù)志 導(dǎo) 師： 陳玉勇 教授 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 、 專(zhuān) 業(yè)： 材料加工工程 所 在

2、 單 位： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 答 辯 日 期： 2009 年 6 月 授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 - I - 摘 要 TiAl 合金作為一種新一代的航空航天結(jié)構(gòu)材料具有高的比強(qiáng)度，比模量和良好的抗蠕變性。TiAl 基合金的塑性變形行為是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，但是由于 TiAl 合金的室溫塑性低，熱變形能力差，因此需要對(duì) TiAl 合金的高溫塑性變形行為及機(jī)理進(jìn)行研究。本文采用高溫壓縮熱模擬實(shí)驗(yàn)對(duì) Ti-

3、46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金高溫塑性變形行為，顯微組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究，并在熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指導(dǎo)下進(jìn)行了 Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金的包套鍛造。 高溫壓縮熱模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金是一種正應(yīng)變速率敏感材料。流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的增加而增大，而隨溫度的升高而減小。由于在高溫變形過(guò)程中加工硬化以及動(dòng)態(tài)軟化同時(shí)存在并相互競(jìng)爭(zhēng)，在應(yīng)力—應(yīng)變曲線上，隨變形量的增加，流變應(yīng)力先是快速上

4、升，達(dá)到最大值后下降。流變應(yīng)力的穩(wěn)定對(duì)應(yīng)了加工硬化和動(dòng)態(tài)軟化的平衡。對(duì)流變應(yīng)力的不連續(xù)屈服現(xiàn)象和流動(dòng)軟化現(xiàn)象進(jìn)行了分析，認(rèn)為合金的軟化機(jī)制主要是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以及晶界滑移。采用 Zener-Hollomon 關(guān)系式以及雙曲正弦函數(shù)形式修正的關(guān)系式計(jì)算了材料的熱變形參數(shù)，熱變形激活能 Q=341.2KJ/mol，并求得了 Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金的本構(gòu)方程。 基于動(dòng)態(tài)材料模型，建立了 Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.

5、3Y 合金的能量耗散功率圖，根據(jù)能量耗散功率值和分布位置的不同，將其分成四個(gè)區(qū)域。結(jié)合不同區(qū)域樣品的顯微組織，分析了不同區(qū)域的變形機(jī)理。 結(jié)合失穩(wěn)判據(jù)，繪制了 Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金的熱加工圖，對(duì)不同區(qū)域的再結(jié)晶機(jī)理和組織變化進(jìn)行分析認(rèn)為，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶與溫度和應(yīng)變速率有關(guān)，溫度越高，應(yīng)變速率越低，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶越容易發(fā)生。在α2/α相的有序無(wú)序轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，再結(jié)晶現(xiàn)象不明顯。1200℃，0.01s-1 的變形條件下動(dòng)態(tài)再

6、結(jié)晶比較充分，適于進(jìn)行塑性加工。 根據(jù)熱模擬結(jié)果，選擇包套材料以及工藝，對(duì)鑄態(tài) Ti-46Al-2Cr-4Nb-0.3Y 合金進(jìn)行包套鍛造。對(duì)鑄態(tài)和鍛態(tài)材料進(jìn)行分析。鑄態(tài)材料是典型的近層片組織，性能 比 較 差 。 鍛 態(tài) 合 金 的 組 織 為 近 γ 組 織 ， 壓 縮 率 為 43.5% ， 抗 壓 強(qiáng) 度 為2645MPa，斷裂機(jī)制為沿晶斷裂與解理斷裂的混合斷裂。 關(guān)鍵詞：TiAl 基合金；熱模擬；本構(gòu)方程；熱加工圖；包套鍛造