細晶TC4鈦合金超塑性變形機制與行為表征.pdf

1、本文以不同晶粒尺寸(2gm、8um、18um)的細晶TC4鈦合金為原材料，通過超塑性拉伸實驗，借助光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡及透射電子顯微鏡等分析檢測手段，對其超塑性變形力學(xué)行為、微觀組織結(jié)構(gòu)演化、超塑性變形機制及斷裂機制等進行了深入的研究，較系統(tǒng)地研究了變形參數(shù)(溫度、應(yīng)變速率、晶粒尺寸)與力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，變形參數(shù)對TC4合金的超塑性變形行為及變形機制有顯著的影響。 超塑性拉伸實驗結(jié)果表明，在86

2、0℃～950℃溫度范圍內(nèi)，5×10-4s-1～5×10-3S-1恒應(yīng)變速率范圍內(nèi)，三種晶粒尺寸的TC4合金均具有良好超塑性。在最佳變形條件(890℃5×10-4s-1)下，20um、8um、18um 合金斷裂延伸率分別為1290％、9lO％、450％。在相同實驗條件下，延伸率隨著應(yīng)變速率的增加而下降；隨著晶粒尺寸的增大而下降；隨著變形溫度的升高先上升后下降。 微觀組織觀察結(jié)果表明，較細晶粒(2～8um)TC4合金超塑性變形后，晶

3、粒保持較好的等軸性，初生伐晶粒粗化，且變形溫度越高、應(yīng)變速率越小、原始晶粒越小，晶粒長大越明顯，長大速率越快；18um合金拉伸變形后初生a晶粒等軸性下降，多數(shù)初生a晶粒細化，且變形溫度越低、應(yīng)變速率越大，晶粒細化越明顯。細晶TC4合金超塑性變形的主要機制是晶界滑動和晶粒轉(zhuǎn)動，在最佳變形條件下，2um合金伴隨晶?！巴鈿ぁ蔽诲e滑移和攀移為協(xié)調(diào)機制；80m合金伴隨晶界附近和晶粒內(nèi)部位錯滑移、攀移以及動態(tài)再結(jié)晶為協(xié)調(diào)機制；18um合金超塑性變形

4、機制由晶界滑動、晶粒轉(zhuǎn)動和晶內(nèi)位錯運動共同作用，并以動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶為變形協(xié)調(diào)機制。隨著原始晶粒的增大，應(yīng)變速率的提高，晶內(nèi)位錯運動對TC4合金超塑性變形量的貢獻不斷提高；同時，由于晶內(nèi)位錯密度增加，使得動態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶成為超塑性變形的重要協(xié)調(diào)機制。 對TC4合金超塑性變形斷口形貌進行掃描電鏡分析，其結(jié)果表明，斷口形貌呈現(xiàn)大量的韌窩，晶界滑動特征明顯。2um、8um合金斷口形貌顯示沒有發(fā)現(xiàn)空洞，18um合金在較高應(yīng)變速率5×