Ti-15-3合金冷變形納米組織形成和演變規(guī)律及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文主要研究了Ti-15-3合金在軋制中納米組織的形成和演化規(guī)律以及熱處理對(duì)其組織、結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　采用五種冷軋工藝(40％/道次-3道次單向軋制，30％/道次-5道次單向軋制，10％/道次-11道次單向軋制，10％/道次-9道次交叉換向軋制，30％/道次-5道次交叉換向軋制)可以軋制出厚度為0.6mm左右的Ti-15-3合金板材，在板材內(nèi)部形成了較大范圍的纖維組織，其內(nèi)部的晶粒碎化到納米尺度。三種單向軋制工藝得到的納米晶

2、粒尺寸在50nm以下，衍射圖呈現(xiàn)非常連續(xù)和完整的衍射環(huán)，交叉換向軋制工藝得到的納米晶粒比單向軋制得到的粗大，衍射圖呈現(xiàn)不連續(xù)衍射環(huán)。各軋制工藝后樣品的XRD圖譜顯示，衍射峰均明顯寬化，進(jìn)一步證實(shí)了納米晶粒的存在。在五種軋制工藝中，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均隨軋制道次的增加，先迅速升高，而后變化緩慢，最后有所降低。
　　研究表明，軋制過程中納米組織的形成過程可分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段，由于塑性失穩(wěn)而形成局部剪切帶；第二個(gè)階段，帶狀組織內(nèi)部

3、各個(gè)方向平行排列的剪切帶相互交叉和逐漸碎化；第三個(gè)階段，形成較大范圍條形纖維組織，其內(nèi)部組織已經(jīng)完全碎化為納米晶粒。
　　對(duì)40％/道次-3道次軋制態(tài)合金進(jìn)行450℃～800℃不同保溫時(shí)間的熱處理，得到了納米晶粒長大動(dòng)力學(xué)曲線，并根據(jù)Arrhenius方程計(jì)算了單相區(qū)和兩相區(qū)的晶粒長大激活能，450℃～650℃，Q1=79.3KJ/mol；750℃～800℃，Q2=200.8KJ/mol。
　　本文還系統(tǒng)的研究了40％/道次

4、-3道次軋制態(tài)合金經(jīng)不同熱處理工藝后析出相的變化過程及兩相間取向關(guān)系。對(duì)于非納米區(qū)域，450℃保溫時(shí)，α相為針狀；550℃保溫時(shí)，α相由針狀逐漸長大為長條狀；650℃保溫時(shí)，為凸透鏡狀。對(duì)于納米區(qū)域，由于基體為納米晶粒使得α相在450℃～650℃保溫時(shí)始終為細(xì)小的針狀，并且尺寸極小。通過兩相電子衍射花樣得到了β相和α相之間的位向關(guān)系，即：<110>α‖<111>β，(001)α‖{110}β。經(jīng)標(biāo)定發(fā)現(xiàn)α相與基體有12種可能的取向關(guān)系，

5、即12種變體，各變體的析出慣習(xí)面為{111}β。
　　40％/道次-3道次軋制態(tài)合金在450℃保溫4h后，硬度達(dá)到了峰值，為HV532.8。550℃保溫時(shí)，達(dá)到峰值硬度的時(shí)間變?yōu)?0min，但硬度值大幅度下降。650℃保溫時(shí)，硬度始終低于熱處理前。不同熱處理工藝下的強(qiáng)度變化與硬度變化有相似的規(guī)律，經(jīng)450℃保溫4h的工藝后，合金的抗拉強(qiáng)度可高達(dá)1562MPa，較原始固溶態(tài)合金可提高約830MPa，而延伸率僅為1.8％。這些性能的變