低成本Ti-Al-V-Fe-O合金的組織和性能.pdf

1、鈦合金具有較低密度、較高比強(qiáng)度、優(yōu)良的耐腐蝕和低溫性能等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空以及軍事工業(yè)，但其過(guò)高的成本嚴(yán)重限制了在各個(gè)領(lǐng)域的大量使用。因此，本課題圍繞低成本的高強(qiáng)鈦合金來(lái)展開研究。
　　本課題根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新開發(fā)研制的低成本鈦合金，設(shè)計(jì)了幾組以Ti-6Al為基礎(chǔ)的低成本Ti-Al-V-Fe-O合金并以TC4合金作為對(duì)比。進(jìn)行二次熔煉獲得鑄錠后，通過(guò)計(jì)算法和DSC熱分析法測(cè)定各組合金的β相轉(zhuǎn)變溫度，依據(jù)該溫度對(duì)材料進(jìn)行退火熱處

2、理。通過(guò)光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀分析不同合金的微觀組織，利用電子萬(wàn)能測(cè)試儀、顯微硬度儀以及Gleeble動(dòng)態(tài)熱模擬試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)定合金不同狀態(tài)下的力學(xué)性能。
　　測(cè)量各組合金熱處理后的常溫拉伸性能和顯微硬度值，結(jié)果表明：(1)合金元素 V、Fe對(duì)合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有較高的強(qiáng)化作用，隨著V、Fe元素含量的增加，鈦合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度也增大，其中Fe元素比V元素的強(qiáng)化效果更明顯；(2) Fe元素含量過(guò)高會(huì)使固溶

3、強(qiáng)化時(shí)合金的晶格畸變過(guò)大，引起合金脆化，當(dāng)Fe元素含量在一定范圍內(nèi)升高時(shí)，合金延伸率有所降低；(3)V元素對(duì)組織有明顯的細(xì)化作用，當(dāng)V元素增加時(shí)合金的延伸率有略微升高；(4)O元素增加時(shí)，合金的強(qiáng)度、硬度都有較大提升，延伸率和彈性模量則有較多下降，因此必須將氧含量嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，使合金同時(shí)滿足強(qiáng)度和塑性要求。
　　采用Gleeble-1500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)Ti-6Al-3V-Fe-0.26O合金進(jìn)行不同溫度下和壓縮率下的高溫

4、壓縮試驗(yàn)，結(jié)果顯示：(1)合金進(jìn)行高溫壓縮時(shí)，隨著變形溫度升高，在950℃～1000℃之間，曲線的峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)應(yīng)力均有下降且出現(xiàn)峰值的應(yīng)變量逐漸減小，而在1050℃～1100℃之間，曲線的峰值應(yīng)力、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力以及峰值出現(xiàn)的位置都接近定值；(2)各組合金均表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)回復(fù)的特征，溫度的升高降低了加工硬化，使得高溫形變軟化機(jī)制占主導(dǎo)，當(dāng)溫度超過(guò)1050℃后合金的加工硬化現(xiàn)象幾乎消失；(3)合金在950℃下隨著變形量的增加，鑄態(tài)組織中的α片層被