TC11熱加工過程中組織演變的規(guī)律及裂紋形成的機(jī)理.pdf

1、TC11鈦合金是一種重要的航空和宇航材料，屬于兩相組織α+β熱強(qiáng)鈦合金，其相變點(diǎn)約為998～1020℃，具有屈服強(qiáng)度高、疲勞強(qiáng)度大等特點(diǎn)，可在500℃以上長(zhǎng)期使用，是航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的理想材料。但由于其在鍛造過程中容易出現(xiàn)破裂、起皺等現(xiàn)象，這些問題嚴(yán)重阻礙了TC11鈦合金的應(yīng)用。而目前通用的試錯(cuò)型的經(jīng)驗(yàn)方法，無法從根本上解決這些問題。因此，可以有效的對(duì)斷裂缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)將會(huì)大大提高TC11合金鍛件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，促進(jìn)其發(fā)展和應(yīng)用。本

2、文在TC11合金的熱變形行為研究的基礎(chǔ)上，通過連續(xù)損傷力學(xué)傷理論推導(dǎo)出了可以預(yù)測(cè)材料斷裂的損傷演化模型，同時(shí)通過微觀分析得到了TC11微觀組織及其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)材料斷裂的影響以及其斷裂的微觀機(jī)理。 本文通過對(duì)TC11鈦合金熱模擬實(shí)驗(yàn)研究，得到了材料在高溫變形條件下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線、探討了變形工藝參數(shù)(如變形溫度、應(yīng)變速率等)對(duì)材料流動(dòng)應(yīng)力的影響并建立了材料的高溫本構(gòu)方程。在此基礎(chǔ)上，基于連續(xù)損傷力學(xué)理論，并考慮變形溫度與應(yīng)變速率對(duì)

3、高溫變形損傷的作用，建立了材料高溫變形條件下的損傷演化模型。通過高溫單向拉伸實(shí)驗(yàn)確定了模型參數(shù)，并利用所建立的模型進(jìn)行了TC11鈦合金等溫壓縮變形斷裂的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果表明，該模型能夠很好的預(yù)測(cè)TC11合金在低應(yīng)變速率變形時(shí)的斷裂行為。 研究了材料的微觀組織及其結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)材料斷裂性能的影響及斷裂機(jī)理。通過改變熱處理?xiàng)l件得到了不同的微觀組織結(jié)構(gòu)，并分析了TC11鈦合金微觀組織隨熱處理?xiàng)l件的演化規(guī)律以及α片層厚度、α相百分含量等微觀結(jié)

4、構(gòu)參數(shù)隨熱處理?xiàng)l件的變化規(guī)律。進(jìn)而通過拉伸實(shí)驗(yàn)，得到了不同微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)在不同變形工藝條件下的關(guān)系曲線，分析了力學(xué)性能、損傷演化速率隨微觀組織參數(shù)(α片層厚度、α相百分含量等)的變化規(guī)律。最后，通過金相顯微觀察、掃描電鏡觀察等微觀分析的方法觀察了TC11合金由于變形所產(chǎn)生的微觀缺陷，研究了材料斷裂的微觀機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致TC11鈦合金斷裂的根本原因是由于α+β兩相變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致孔洞在兩相邊界處產(chǎn)生，然后孔洞連接并沿著β晶粒邊界擴(kuò)展，最