多向鍛造純鈦的組織和性能.pdf

1、純鈦是應用比較廣泛的金屬材料，其比鈦合金更具生物相容性，在醫(yī)學等領域應用的前景十分廣闊，但其強度低，耐磨性能差，這些缺點使其應用范圍在很大程度上受到了限制。因此，開發(fā)出一種用來制備高強度純鈦的鍛造工藝具有十分重要的理論意義和工程應用價值。本文以工業(yè)純鈦TA1為研究對象，通過多向鍛造的方法使材料內部晶粒細化以及力學性能提高，并通過分析各因素對晶粒細化和力學性能的影響，逐步改進工藝參數，最終提出了一種比較實用的細晶強化鍛造工藝，圍繞該工藝對

2、鍛后試樣的微觀組織和力學性能開展了如下一系列研究。
　　1、以細化純鈦的晶粒和提高其力學性能為目的，開展了對純鈦TA1的鍛造工藝研究，研究了變形溫度、鍛造周期、是否淬火、保溫時間以及單道次的變形量對其微觀組織及力學性能的影響規(guī)律，逐步改進鍛造工藝，結果表明:
　　工業(yè)純鈦TA1在始鍛前需要在500℃下保溫15min，接著進行3個周期多向鍛造，單道次變形量為50％，各道次結束后立即水淬5s，各道次間保溫時間為5min，最終可以

3、得到平均晶粒尺寸約為0.3μm的均勻細小等軸晶粒。
　　2、研究了純鈦TA1在多向鍛造變形下微觀組織的均勻性變化以及組織演變機制，結果表明:
　　通過對經多向鍛造處理后各周期試樣不同區(qū)域進行OM觀察，發(fā)現試樣邊緣部位的晶粒細化程度不如芯部;但是隨著鍛造周期的增加，細晶區(qū)逐漸向四周擴展;3個周期后試樣邊部的晶粒尺寸已經和中心部位很接近，趨于均勻。TEM結果表明經過3個周期鍛打后的均勻等軸細晶是連續(xù)動態(tài)再結晶的結果。
　　

4、3、通過顯微硬度等值線圖研究了純鈦試樣表面的硬度分布，并對硬度均勻性進行了分析，結果表明;
　　(1)盡管存在變形不均勻，但平均顯微硬度會隨著應變的增加而增加。樣品周圍邊緣觀察到的最小顯微硬度區(qū)域的面積隨著多向鍛造周期次數的增加而縮減。這些觀察定性地表明隨著應變的增加，變形均勻性得到很好的改善。
　　(2)顯微硬度等值線圖顯示了在較高應變下變形均勻性得到了較好的改善，為后期應變狀態(tài)下不均勻性因子(IF)的顯著降低進行定量證實

5、。
　　4、研究了超細晶純鈦試樣的拉伸性能，結果表明:
　　隨著鍛造周期的增加，可以觀察到純鈦TA1試樣的屈服強度、抗拉強度顯著提高，當累積塑性應變∑Δε=4.5時，屈服強度為鍛造前粗晶鈦的2.59倍。強度性能的顯著改善歸因于位錯密度的增加和晶粒尺寸減小。
　　5、為了更好的了解材料強度和塑性的變化情況，通過SEM對拉伸斷口形貌進行了分析，結果表明:
　　經過多向鍛造加工后的1～3周期純鈦TA1拉伸試樣斷裂時為剪