多向鍛造純鈦的組織和性能.pdf

1、純鈦是應(yīng)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(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用的前景十分廣闊，但其強(qiáng)度低，耐磨性能差，這些缺點(diǎn)使其應(yīng)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(qiáng)度純鈦的鍛造工藝具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以工業(yè)純鈦TA1為研究對(duì)象，通過多向鍛造的方法使材料內(nèi)部晶粒細(xì)化以及力學(xué)性能提高，并通過分析各因素對(duì)晶粒細(xì)化和力學(xué)性能的影響，逐步改進(jìn)工藝參數(shù)，最終提出了一種比較實(shí)用的細(xì)晶強(qiáng)化鍛造工藝，圍繞該工藝對(duì)

2、鍛后試樣的微觀組織和力學(xué)性能開展了如下一系列研究。
　　1、以細(xì)化純鈦的晶粒和提高其力學(xué)性能為目的，開展了對(duì)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(shí)間以及單道次的變形量對(duì)其微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律，逐步改進(jìn)鍛造工藝，結(jié)果表明:
　　工業(yè)純鈦TA1在始鍛前需要在500℃下保溫15min，接著進(jìn)行3個(gè)周期多向鍛造，單道次變形量為50％，各道次結(jié)束后立即水淬5s，各道次間保溫時(shí)間為5min，最終可以

3、得到平均晶粒尺寸約為0.3μm的均勻細(xì)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(jī)制，結(jié)果表明:
　　通過對(duì)經(jīng)多向鍛造處理后各周期試樣不同區(qū)域進(jìn)行OM觀察，發(fā)現(xiàn)試樣邊緣部位的晶粒細(xì)化程度不如芯部;但是隨著鍛造周期的增加，細(xì)晶區(qū)逐漸向四周擴(kuò)展;3個(gè)周期后試樣邊部的晶粒尺寸已經(jīng)和中心部位很接近，趨于均勻。TEM結(jié)果表明經(jīng)過3個(gè)周期鍛打后的均勻等軸細(xì)晶是連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的結(jié)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(duì)硬度均勻性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明;
　　(1)盡管存在變形不均勻，但平均顯微硬度會(huì)隨著應(yīng)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(shù)的增加而縮減。這些觀察定性地表明隨著應(yīng)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(yīng)變下變形均勻性得到了較好的改善，為后期應(yīng)變狀態(tài)下不均勻性因子(IF)的顯著降低進(jìn)行定量證實(shí)

5、。
　　4、研究了超細(xì)晶純鈦試樣的拉伸性能，結(jié)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(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度顯著提高，當(dāng)累積塑性應(yīng)變∑Δε=4.5時(shí)，屈服強(qiáng)度為鍛造前粗晶鈦的2.59倍。強(qiáng)度性能的顯著改善歸因于位錯(cuò)密度的增加和晶粒尺寸減小。
　　5、為了更好的了解材料強(qiáng)度和塑性的變化情況，通過SEM對(duì)拉伸斷口形貌進(jìn)行了分析，結(jié)果表明:
　　經(jīng)過多向鍛造加工后的1～3周期純鈦TA1拉伸試樣斷裂時(shí)為剪