高強(qiáng)高韌損傷容限鈦合金熱機(jī)械處理工藝研究.pdf

1、本文通過試驗對TC21鈦合金的鍛造工藝及鍛后熱處理工藝做了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)TC21鈦合金采用第一火Tβ+15℃準(zhǔn)β鍛造，第二火采用Tβ加熱的準(zhǔn)β模鍛工藝能獲得最佳的綜合力學(xué)性能及損傷容限性能；鍛后熱處理采用900℃×1h+(570℃-590℃)×4h的熱處理制度能最大程度的保持原始網(wǎng)籃組織并獲得細(xì)小致密的二次α相。 研究表明，TC21鈦合金經(jīng)近β自由鍛造與準(zhǔn)β自由鍛造后得到的組織分別為雙態(tài)組織和典型的網(wǎng)籃組織。準(zhǔn)β鍛造工藝在

2、強(qiáng)度、塑性以及疲勞裂紋擴(kuò)展速率相差不大的情況下與近β鍛造工藝相比能獲得較高的斷裂韌性。 通過對5種不同準(zhǔn)β鍛造工藝參數(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，合金的強(qiáng)度隨第二火鍛造溫度升高而升高，塑性和強(qiáng)度的變化趨勢相反，而斷裂韌性和裂紋擴(kuò)展速率相差不大。另外，第二火70％的大變形量對網(wǎng)籃組織形貌的變化影響不大。 在模鍛工藝深化研究中，采用第一火鍛造溫度Tβ+15℃，第二火鍛造溫度Tβ+15℃及Tβ兩種方案，并通過對其力學(xué)性能、顯微組織及疲勞裂紋擴(kuò)

3、展速率的分析發(fā)現(xiàn)后者的綜合力學(xué)性能優(yōu)于前者，在強(qiáng)度、塑性和韌性的搭配上比較合理。 第一次退火溫度影響著合金最終顯微組織中初生α相形態(tài)。隨第一次退火溫度升高，合金中網(wǎng)籃組織中片狀α相逐漸有逐漸變成短棒狀的趨勢。合金在Tβ-50℃第一次退火可最大程度使第二次退火后的組織保持網(wǎng)籃組織，從而獲得優(yōu)異的綜合力學(xué)性能以及損傷容限性能匹配。 次生α相的形態(tài)隨著第二次退火溫度的升高而變長變粗。因此合金的強(qiáng)度隨第二次退火溫度的升高而降低，