高强β钛合金双级时效强化机理研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100154硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：材料科学与工程论文题目：高强β钛合金双级时效强化机理研究英文题目：Studyonduplexagingstrengtheningmechanismofthehighstrengthβtitaniumalloy学生姓名：刘国龙导师姓名：杜赵新副教授二○一八年六月原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不包

2、含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得内蒙古工业大学及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古工业大学有权将学位论文的全部或部分内容保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。为保护学校和导

3、师的知识产权，作者毕业后涉及该学位论文的主要内容或研究成果用于发表学术论文须征得内蒙古工业大学就读期间导师的同意，并且版权单位必须署名为内蒙古工业大学方可投稿或公开发表。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：内蒙古工业大学硕士学位论文摘要高强β钛合金具有良好的塑性加工性能及比强度，因此在航空航天和汽车行业等领域应用广泛。然而随着工业的快速发展，对高强β钛合金的强度和塑性的综合性能匹配要求越来越高，改善其综合性能匹

4、配势在必行。以锻态高强β钛合金Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe为研究对象，较为系统的研究了固溶后低温预时效、升序双级时效和降序双级时效对合金显微组织演变及力学性能影响。研究了合金在升序双级时效工艺过程中的低温预时效工艺（300℃、350℃和400℃）对显微组织演变及力学性能的影响。合金首先经过β单相区固溶后，得到晶粒尺寸200μm左右的β单相组织。在预时效初期，基体中开始析出α相和等温ω相。随着低温预时效时间延长，等温ω相逐渐消失，最终合金显微组织由针状次生α相和β相组成。

5、另一方面，在300℃和350℃低温预时效时，合金预时效强度变化不大。合金低温预时效温度为400℃时，合金的预时效强度随着预时效时间的延长显著提高，时效2h以后强度可达1400MPa以上，但延伸率损失严重。研究了升序双级时效工艺对β钛合金显微组织演变及对力学性能的影响。对经过低温预时效后的合金，进行高温度再时效时。结果发现，相比于单级时效工艺，通过升序双级时效可以有效细化显微组织中的次生α相尺寸，提高次生α相析出体积分数。升序双级时效工艺能够显著提升合金强度，并且合金的强度随着低温预时效时间的延长和低

6、温预时效温度的升高而提高，最高可达到1850MPa。相比于单级时效工艺，在升序双级时效工艺条件下合金塑性损失严重。另外，对合金时效硬化曲线研究发现，通过升序双级时效可以提高合金的硬度，并且加快合金的硬化速度。升序双级时效可以有效提高合金的强度，但塑性降低明显，针对此问题提出了降序双级时效工艺，探索并研究了降序双级时效工艺对合金显微组织演变及力学性能的影响。将合金在550℃高温预时效后，再分别进行350℃和400℃低温再时效。结果发现，降序双级时效工艺与单级时效相比，通过扫描观察到的显微组织变化不明显

7、，通过XRD分析发现，随着低温再时效时间的延长晶格发生收缩，并且在时效温度为400℃表现的尤为明显。通过透射电镜显微组织发现，经降序双级时效合金中，发现了晶面α和渗入α相。相比于单级时效，合金经降序双级时效可以提高合金的强度，在550℃/4h+400℃/24h条件下合金强度达到1606MPa，延伸率在6.06%左右。相比于升序双级时效工艺，采用降序双级时效工艺强化后的合金强度提升能力略低，但合金塑性表现良好。对降序双级时效硬化曲线研究发现，合金的硬度随着低温再时效温度的提高与再时效时间的延长合金硬度

8、逐渐提高。关键词：高强β钛合金；双级时效；显微组织；力学性能；强化机理I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractHighstrengthβ-titanium(β-Ti)alloyhasgoodplasticprocessingperformanceandspecificstrength,soitiswidelyusedinaerospaceandautomobileindustry.Withtherapiddevelopmentofindustry,high-str