細晶工業(yè)純鈦TA2的FSP制備、組織及性能研究.pdf

1、工業(yè)純鈦TA2具有密度小、比強度高、耐蝕性好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于海工裝備制造業(yè)中。但是，由于純鈦表面存在易剝落的 TiO2氧化膜，較低的塑性剪切抗力和加工硬化性能，從而影響其耐磨性和冷加工性能，嚴重限制了其應(yīng)用范圍。本文利用攪拌摩擦加工（Friction Stir Processing，F(xiàn)SP）實現(xiàn)工業(yè)純鈦TA2的晶粒細化，研究了參數(shù)（加工速度和攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度）變化條件下的微觀組織改變，探究了晶粒細化對其力學及摩擦磨損性能的影響規(guī)律。研究

2、結(jié)果如下：
　　（1）FSP技術(shù)是一種有效的細化晶粒的途徑。加工后的試樣RD-ND面的晶粒呈現(xiàn)由上而下晶粒尺寸逐漸增大的梯度分布。在攪拌工具傾斜角為3°，軸肩壓下量為0.5mm，氬氣保護條件下，經(jīng)過1道次攪拌，攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為180rpm、加工速度為25mm/min時，獲得的試樣表面成形性最好，所得到的晶粒尺寸最為細小，均勻性最好。
　?。?）經(jīng)FSP細化處理后，TA2試樣的基面雙峰織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛婵棙?gòu)。與原始TA2試樣相比，

3、FSP試樣的晶粒取向由表及里發(fā)生了明顯的改變，織構(gòu)的強度也各有不同。再結(jié)晶程度也由表及里逐漸減小。
　　（3） FSP試樣的硬度及耐磨性較原始試樣有明顯的提升。在加工速度為25mm/min、攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度為180rpm的參數(shù)下，F(xiàn)SP試樣的硬度較原始試樣增加了20.2％，磨損量較原始試樣減少了60%。工業(yè)純鈦TA2母材的磨損機制為：嚴重的磨粒磨損+氧化磨損+粘著磨損+輕微的疲勞磨損和剝落磨損。經(jīng)過攪拌摩擦加工后，試樣的磨損機制發(fā)生

4、了改變，F(xiàn)SP試樣的主要磨損機制為：磨粒磨損+氧化磨損+輕微粘著磨損。
　?。?）對細晶TA2試樣進行400℃~600℃退火處理。結(jié)果表明，在450℃及以下溫度退火時，晶粒尺寸、晶粒大小分布的均勻性和表面硬度無明顯變化，F(xiàn)SP試樣具有良好的熱穩(wěn)定性；當退火溫度升高到500℃時，F(xiàn)SP試樣的晶粒尺寸有所增加，硬度降低，其熱穩(wěn)定性較差；當退火溫度為600℃時，晶粒長大速度增大，硬度明顯降低。因此，在500℃及以上退火時，組織結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定