Ti53311S、TP650和Zr-4合金熱加工性的研究.pdf

1、對合金熱加工性的研究是合理制定熱加工工藝，有效控制臺金組織性能從而提高制品質(zhì)量的重要依據(jù)。本文通過對近α鈦臺金Ti53311S，顆粒增強鈦基復合材料TP650和Zr-4合金在較寬范圍進行熱壓縮試驗，全面、系統(tǒng)的研究了該三種合金的高溫變形行為，利用數(shù)值模擬計算本構關系并建立流變模型，求出變形激活能，確定了該三種合金試驗變形條件范圍內(nèi)流變應力與應變、應變速率及變形溫度之間的關系；運用光學顯微鏡、透射電鏡分析該三種合金的微觀組織，研究變形溫度

2、、變形速率、變形程度對其組織的影響，并分析其變形機理，建立加工參數(shù)與顯微組織演變的對應關系；運用系統(tǒng)穩(wěn)定性分析原理，基于動態(tài)材料模型(DMM)構造出近α鈦合金Ti53311S，顆粒增強鈦基復臺材料TP650和Zr-4合金的熱加工圖，結合高溫變形組織對加工圖進行綜合分析，深入研究其熱加工性并制定最優(yōu)的熱加工工藝參數(shù)，研究出最有利于材料變形的穩(wěn)定加工區(qū)域，為工藝制定的一般原則和可行工藝參數(shù)范圍的選擇提供了理論依據(jù)。最后基于上述Ti53311

3、S，TP650和Zr-4合金的變形機理分析和加工圖建立了該三種合金的熱變形機理圖，來探明其加工參數(shù)和變形組織的關系，為該三種合金熱加工工藝參數(shù)的選擇、組織控制和性能優(yōu)化提供理論指導，及以后類似鈦、鋯合金的加工提供理論參考。主要研究結果如下：
　　 根據(jù)Ti53311S、TP650和Zr-4合金的熱變形特征分別采用冪指數(shù)和雙曲正弦函數(shù)本構關系求得Ti53311S合金在相變點之下和相變點之上變形激活能(Q)的值分別為507和241K

4、J/mol，TP650臺金在相變點之下和相變點之上變形激活能(Q)的值分別為691KJ/mol和202KJ/mol，Zr-4合金的變形激活能為387KJ/mol。
　　 并首次建立了Ti53311S、TP650、Zr-4合金的流變應力模型，擬和精度較高，Ti53311S合金對應變速率較為敏感。在兩相區(qū)低應變速率0.001s-1加工可以得到細小均勻的超塑性等軸組織，而中等應變速率0.1～1s-1變形時，可以得到具有良好的塑性和疲勞

5、性能的球化組織，隨變形程度增加，其球化程度增加。在高溫兩相區(qū)980℃低應變速率0.001-0.1s-1變形時主要發(fā)生了動態(tài)再結晶，而且再結晶核心的形成與位錯的重新分布和再結晶前的多邊形化形成亞晶有關；而在相變點之上，由刃位錯的攀移、螺位錯的交滑移控制的動態(tài)回復是Ti53311S合金的主要軟化機理。
　　 TP650合金在900～980℃，應變速率為0.001～0.01s-1的區(qū)域，主要發(fā)生了超塑性。應變速率0.01-10s-1變

6、形時發(fā)生了動態(tài)再結晶以及部分α相球化，其中α相的再結晶主要與亞晶的形成、轉(zhuǎn)動和聚合成核有關。TiC顆粒的加入對界面有釘扎和拖曳作用，困此有利于位錯胞結構的形成和穩(wěn)定基體中的細晶及亞晶。
　　 而在相變點之上，低應變速率0.001s-1時主要的軟化機理為動態(tài)回復，應變速率為0.01-10 s-1軟化機理主要為動態(tài)再結晶。高溫β區(qū)域TP650合金的變彤特征主要由鈦基體決定。
　　 Zr-4合金在α相區(qū)和低溫α+β相區(qū)變形都發(fā)

7、生了α-Zr為主的完全動態(tài)再結晶，形核機制為晶間弓出形核，晶界沉淀析出相Zr(CrFe)2，阻礙界面遷移，引起界面彎曲，對Zr-4合金再結晶形核非常有利。而高溫α+β相區(qū)，應變速率對其變形機理有重要影響，低應變速率0.005-0.05s-1變形時，主要為β轉(zhuǎn)變組織覆蓋的粗大晶粒，軟化機理無法判斷，而當應變速率升高到0.5s-1時，則發(fā)生晶內(nèi)再結晶。變形機理和加工圖的研究表明在Zr-4合金加工過程中，為形成均勻的組織，應避免在高應變速率成