熱加工過程中的Ti40合金組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究.pdf

1、Ti40合金(Ti-25V-15Cr-0.2Si)是我國針對航空發(fā)動機鈦火問題而研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的阻燃鈦合金。經(jīng)過10余年的發(fā)展，課題組人員已經(jīng)對合金的變形機理、阻燃機理、高溫氧化機理、組織與性能的關(guān)系、以及熱穩(wěn)定性和蠕變性能進行了系統(tǒng)的研究，得出了一些重要結(jié)論。但是，Ti40合金大規(guī)格鍛件在熱加工過程中的開裂問題一直沒有能夠得到很好的解決，這極大的限制了Ti40合金的加工和應(yīng)用。針對此問題，本文在Ti40合金大規(guī)格鍛件的鍛造過程

2、中選取不同狀態(tài)的（鑄態(tài)、中間鍛態(tài)、終鍛態(tài)、環(huán)材）樣品，研究合金在熱加工條件下加熱過程中晶粒的生長行為、固溶特性、高溫拉伸特性及成品環(huán)材成品環(huán)材的去應(yīng)力退火工藝。研究結(jié)果對Ti40合金大規(guī)格鍛件鍛造工藝的選擇和成品環(huán)材機加工過程中殘余應(yīng)力消除具有重要的指導(dǎo)作用。
　　對不同樣品在熱加工溫度下晶粒生長行為的研究表明，在加熱過程中，組織的變化主要是鍛態(tài)過程中沿晶界生成的再結(jié)晶晶粒的長大過程。當(dāng)加熱溫度較低時，由于再結(jié)晶晶粒生長不充分，導(dǎo)

3、致整體組織不均勻;隨著加熱溫度的升高，再結(jié)晶晶粒逐漸長大，并向原始晶粒延伸，整體組織均勻化程度增加;當(dāng)溫度繼續(xù)升高，出現(xiàn)晶粒的異常長大現(xiàn)象。綜合組織均勻性和平均晶粒尺寸，認為Ti40合金在實際的熱加工過程中，加熱溫度應(yīng)選擇在1000℃，時間不宜超過5小時。
　　對合金鑄態(tài)、終鍛態(tài)和環(huán)材樣品在熱加工溫度下的固溶特性和高溫拉伸行為研究表明，Ti40合金的組織為單一等軸β相組織，合金中固溶的大量V、Cr元素，造成了晶格的較大畸變，導(dǎo)致實

4、際晶格常數(shù)比標準β相晶格常數(shù)有較大程度的減小，但不同狀態(tài)、不同加熱條件下晶格常數(shù)變化不大，這種固溶程度導(dǎo)致Ti40合金具有極高的晶內(nèi)固溶強化效果;而隨后的高溫拉伸性能表明，在1000℃溫度條件下，合金的晶界強度極弱，通過和晶內(nèi)強度對比，認為高溫下晶內(nèi)強度和晶界強度的巨大差別是Ti40合金鍛造過程中容易開裂的主要原因之一。
　　最后針對Ti40合金成品環(huán)件中存在的殘余應(yīng)力問題，設(shè)計不同的去應(yīng)力退火工藝，結(jié)果表明，退火溫度對合金室溫、