新型高強結構鈦合金的組織與性能研究.pdf

1、鈦合金由于低密度、高比強度及良好的耐蝕性使其在航空航天、船舶和兵器等領域獲得了廣泛應用。隨著現代航空飛行器對承力構件性能的要求越來越高,提高結構鈦合金性能已成為研究熱點。本文以高強鈦合金為研發(fā)目標,設計了新型高強鈦合金成分。借助光學顯微鏡、掃描電鏡、XRD、顯微硬度計和拉伸實驗機等測試手段,研究分析了熱變形和熱處理工藝對三種鈦合金組織和性能的影響。主要研究內容及結論如下:
　　從合金化原理及β鈦合金設計原則出發(fā),設計了三種新型Ti

2、-Al-V-Mo-Cr-Zr-Fe-Nb系鈦合金,1＃、2＃和3＃合金的鉬當量分別為21.0、19.0和14.2。采用真空自耗熔煉技術,將三種合金按設計成分進行三次熔鑄,三次熔煉后合金的成分分布均勻,與理論設計成分相符,雜質含量均低于標準。鑄態(tài)合金的晶粒比較粗大,晶粒大小約為800～1200μm,合金中α相含量隨著鉬當量降低而增多。采用計算法、連續(xù)升溫金相法和差熱分析法三種方法,得出1＃、2＃和3＃的相變點分別為705±5℃、720±5

3、℃和785±5℃。
　　累計變形量為60％粗鍛后,合金中析出大量初生α相,粗鍛棒材橫截面邊部α相含量比中部的多且細小。經過精鍛,合金中初生α相含量明顯減少。對比三種合金鍛態(tài)組織發(fā)現,3＃合金中初生α相含量比1＃和2＃的多,表明在相同鍛造條件下,鉬當量低的合金,初生α相含量多。
　　三種合金經800℃熱軋,其組織主要為細小“扁狀不規(guī)則”的β晶粒相,2＃和3＃合金分別含有顆粒狀α相和針狀α相。測得1＃,2＃和3＃合金的抗拉強度分

4、別為890MPa、957MPa和861MPa,延伸率分別為20.0%、27.0%和17.5%。對比發(fā)現,2＃合金的拉伸性能比1＃和3＃的好。
　　通過不同固溶+時效熱處理后,1＃,2＃和3＃合金的抗拉強度分別為1412.8MPa、1428.5MPa和1404.5MPa,延伸率分別為8.5%,10.16%和11.92%。該結果表明對于所設計的三種合金,通過制定合理的熱處理工藝,抗拉強度均能達到1400MPa以上,延伸率不低于8%。相