ZrTiAlV合金的熱變形行為及熱處理工藝對其組織與性能的影響.pdf

1、鋯合金因具有小的熱中子吸收截面、良好耐蝕性能以及在輻照環(huán)境中具有長期尺寸穩(wěn)定性被認為是一種潛在的航空結(jié)構(gòu)材料，幾乎能滿足空間技術(shù)的發(fā)展所要求航空結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有的優(yōu)良性能。近年來發(fā)展了一系列ZrTiAlV合金以滿足航空結(jié)構(gòu)材料的高強度要求。本文以51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金為研究對象，主要研究了熱變形參數(shù)和熱處理工藝對其組織與力學(xué)性能的影響。
　　51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金的熱變形結(jié)

2、果顯示，在低變形溫度和高應(yīng)變速率條件下，真應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)出一個明顯的應(yīng)力降。應(yīng)力降的幅度隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而降低。在高變形溫度和低應(yīng)變速率條件下，真應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)出典型的動態(tài)再結(jié)晶特征。變形溫度及應(yīng)變速率對峰值應(yīng)力的影響可以用一個雙曲正弦Arrhenius-type方程來描述。并以此建立了51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金在應(yīng)變?yōu)?.7時的微觀機制圖。51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.

3、2V合金在熱變形后得到不同形態(tài)的β相組織，在隨后的時效過程中發(fā)生相轉(zhuǎn)變，析出α相。變形溫度和應(yīng)變速率是主要的影響因素。應(yīng)變速率一定時，隨著變形溫度的升高，α相的體積分數(shù)呈現(xiàn)增加的變化趨勢；變形溫度一定時，隨著應(yīng)變速率的升高，α相的體積分數(shù)呈現(xiàn)降低的趨勢。
　　51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金經(jīng)850C-1050C固溶處理后得到單一具有不同初始晶粒尺寸的β相，固溶溫度越高，初始晶粒尺寸就越大。時效處理過程中發(fā)生β

4、→α相轉(zhuǎn)變。固溶溫度影響α相的析出，固溶溫度越高，在時效處理時析出的α相就越少，且α相的板條寬度也隨之降低。即初始晶粒尺寸越小，越容易析出α相，并且α相越容易長大成較粗的板條狀結(jié)構(gòu)。時效溫度也對其有影響。隨著時效溫度的降低，促進了β相到α相的轉(zhuǎn)變，并且從β相中析出的α相板條寬度呈現(xiàn)降低的趨勢。固溶處理后，合金的硬度固溶溫度的增加而不斷下降。固溶時效熱處理后合金的硬度也隨固溶溫度和時效溫度發(fā)生變化。時效溫度一定時，隨著固溶溫度的增加，合金