不同晶粒尺寸TC4鈦合金高溫變形行為研究.pdf

1、不同晶粒尺寸的鈦合金,在相同變形條件下的高溫變形行為顯著不同,而且鈦合金的組織和性能對(duì)變形熱加工參數(shù)比較敏感。因此,研究不同晶粒尺寸TC4鈦合金在不同變形條件下的力學(xué)行為及內(nèi)部微觀組織的變化,可為合理確定材料的熱加工工藝和控制產(chǎn)品質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。本文研究了晶粒尺寸分別為6μm、12μm和20μm的TC4鈦合金的室溫壓縮變形行為和高溫壓縮變形行為。借助掃描電子顯微鏡(SEM)觀察室溫壓縮后的斷口形貌;通過熱壓縮試驗(yàn),分析了晶粒

2、尺寸和變形條件對(duì)力學(xué)行為的影響;采用光學(xué)顯微鏡(OM)、透射電子顯微鏡(TEM)、背散射電子衍射(EBSD)和高溫金相顯微鏡研究了變形過程中的組織演變規(guī)律。室溫性能測(cè)試結(jié)果表明:隨著晶粒尺寸的減小,合金的斷裂強(qiáng)度和硬度值均增加;壓縮斷口為混合型斷口,且斷口表面比較光滑,隨著晶粒尺寸的減小,韌窩所占比例增加。高溫壓縮試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)應(yīng)變速率處于10-1s-1-10-3s-1范圍時(shí),流變應(yīng)力和合金的軟化速率均隨著晶粒尺寸的減小而增大;當(dāng)應(yīng)變

3、速率為10-4s-1時(shí),流變應(yīng)力隨著晶粒尺寸的減小而減小。不同晶粒尺寸的鈦合金,流變應(yīng)力均隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而降低。平均晶粒尺寸分別為6μm、12μm和20μm時(shí),合金的熱變形激活能依次為360.8kJ/mol、368.3kJ/mol和387.2kJ/mol,均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于α鈦?zhàn)詳U(kuò)散激活能204kJ/mol與β鈦?zhàn)詳U(kuò)散激活能161kJ/mol,這表明合金在變形過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。高溫壓縮過程中的微觀組織觀察表明:晶粒尺寸