細(xì)晶TC21鈦合金短時(shí)高溫蠕變與應(yīng)力松弛行為及機(jī)理研究.pdf

1、細(xì)晶TC21鈦合金是一種α+β型Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-Nb-X系高強(qiáng)、高韌、損傷容限型鈦合金。對(duì)于鈦合金,鈦板的應(yīng)用最為廣泛,而限制鈦合金板材成形性主要有回彈、起皺和撕裂等原因,而在高溫?zé)峒せ畹淖饔孟?可以提高塑性,降低流動(dòng)應(yīng)力,同時(shí)使內(nèi)應(yīng)力減小,提高成形精度,因此熱成形技術(shù)成為了有效的解決辦法。目前,對(duì)于鈦合金的熱成形技術(shù)有較成熟的研究,但對(duì)熱校形機(jī)制還有待完善。一般認(rèn)為熱校形工藝的實(shí)質(zhì)為應(yīng)力松弛,而應(yīng)力松弛的變形機(jī)制是

2、材料發(fā)生了蠕變變形,本文結(jié)合細(xì)晶板材在性能和成形工藝上的優(yōu)勢(shì),分別對(duì)細(xì)晶TC21鈦合金(2μm、4μm、7μm)進(jìn)行了短時(shí)高溫蠕變和高溫拉伸應(yīng)力松弛研究。
　　短時(shí)高溫蠕變?cè)囼?yàn)采用的溫度為600~750℃,應(yīng)力為40~160MPa,在試驗(yàn)過(guò)程中得到力學(xué)關(guān)系,然后通過(guò)OM、SEM、TEM等對(duì)變形后試件內(nèi)部組織進(jìn)行觀(guān)察,可以發(fā)現(xiàn):隨著溫度的增加,尤其高于700℃,蠕變速率加快,此時(shí)材料激活能較大,當(dāng)溫度在700℃時(shí),應(yīng)力指數(shù)在3左右;

3、隨溫度和應(yīng)力的增加,蠕變機(jī)制發(fā)生了較大變化,從回復(fù)蠕變(位錯(cuò)的滑移和少量攀移)機(jī)制向擴(kuò)散蠕變和晶界滑移蠕變機(jī)制轉(zhuǎn)變,并建立溫度為700℃的穩(wěn)態(tài)蠕變本構(gòu)方程。
　　高溫拉伸應(yīng)力松弛的溫度為600~750℃,保壓時(shí)間為0、1、10、60min,分析其力學(xué)行為和組織變化可以發(fā)現(xiàn):隨著溫度的增大,應(yīng)力松弛的速率變快,最終應(yīng)力也不斷的減小;隨著保溫時(shí)間的增多,彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)化為塑性應(yīng)變逐漸增多,滯彈性應(yīng)變不斷地減小;與相應(yīng)溫度下短時(shí)蠕變行為有類(lèi)

4、似的微觀(guān)組織形貌,如位錯(cuò)攀移、亞晶界等結(jié)構(gòu)。
　　通過(guò)比較短時(shí)高溫蠕變和應(yīng)力松弛的力學(xué)行為變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)應(yīng)力松弛過(guò)程中彈性應(yīng)變向塑性應(yīng)變轉(zhuǎn)化速率是與相同溫度和應(yīng)力條件下蠕變過(guò)程的穩(wěn)態(tài)蠕變速率更加接近。
　　基于短時(shí)高溫蠕變和應(yīng)力松弛的變形機(jī)制,研究了熱彎曲試驗(yàn)校形過(guò)程,可發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)板材回彈的影響有較為明顯的規(guī)律,回彈量隨保壓時(shí)間的變化規(guī)律與應(yīng)力松弛隨保壓時(shí)間的變化趨勢(shì)具有一致性,隨著溫度的增高和保壓時(shí)間的增長(zhǎng),零件成形精度逐