tc4-dt钛合金的高温形变及热处理行为的研究

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1、学校代码：10406分类号：TG166.5学号：120080503052南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）TC4-DT钛合金的高温形变及热处理行为的研究作者：张贵华学科专业：材料加工工程指导教师：董洪波教授申请学位日期：2015年4月StudyondeformationbehaviorandhottreatmentforTC4-DTAlloyathightemperatureADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialProcessingEnginneringbyzhangguih

2、uaUndertheSupervisionofProf.donghongboCollegeofAeronauticalManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaApril,2015摘要TC4-DT钛合金是我国自主研发的新型中强高韧损伤容限型钛合金，传统加工一般通过热形变及两重热处理相结合，来获得具有良好的强度与损伤容限性能的网篮组织，其中热形变的温度常设定在β相变点以上，由于TC4-DT钛合金的显微组织对温度非常敏感，组织状态不稳定，在β相变点以上时易导致晶

3、粒粗化及形成长条α晶界，从而影响合金的使用性能。能否通过在两相区变形，合理结合三重热处理工艺，以获得良好的具有损伤容限性能的网篮组织，是本课题主要研究的方向。本文以TC4-DT钛合金为研究对象，研究了损伤容限型钛合金的高温压缩及拉伸两种热变形行为，分析了热变形过程中流动应力与应变及显微组织的变化规律；同时，将热变形后的组织采用三重热处理工艺，研究了三重热处理中各级退火对变形后合金显微组织演变的影响，分析了显微组织的微观组成，得出以下结论：（1）高温拉伸及压缩形变中，在两相区变形会得到一定含量的等轴α相，而超过β相变点后，等轴α相消失，并随着温度

4、的继续升高，晶粒长大严重，并会伴有针状马氏体α′相沿晶界析出，这对材料的性能是非常不利的。（2）将不同拉伸热变形后的组织进行固溶时效处理发现，固溶的温度影响着等轴α相的含量，高的温度条件下，得到等轴α相的含量较低；当固溶温度超过相变点后，晶粒极易长大，经过时效处理，部分区域会沿晶界析出次生α相，组织不均匀，影响合金的机械性能。（3）三重热处理中第一重与第二重热处理的温度同时影响着初生等轴α相的含量，随第一重和第二重温度升高，等轴α相减少；第二重热处理温度还影响后期析出次生长条状α相含量和最终形态，在第二重热处理过程中析出的条状α为一次次生α相，

5、在经第三重热处理，一次次生α相片层会变厚，而且间隙间会析出新的次生α相，为二次次生α相，二次析出的条状α相错乱贯穿于一次条状α相之间，各α集束交错排列，具有较小的纵横比，细化了组织。（4）以热变形及三重热处理合理的相结合可以获得三态组织。在TC4-DT钛合金-3-1中经过两相区950℃、变形量60%和变形速率为1.1×10s条件下高温拉伸，然后经热处理工艺940℃/1hWQ+920℃/1hWQ+820℃/1.5hAC，得到了由约含20%等轴α、50%～60%条状α构成的网篮和β转变基体组成的三态组织。（5）压缩热变形后经三重热处理发现，利用第一

6、重与第二重热处理的工艺，可以得到了组织均匀的网篮组织。压缩变形温度和三重热处理中的温度都控制在I两相区以内，这解决了在β单相区热变形或热处理易导致晶粒粗大及易析出长条α晶界而影响合金的机械性能的问题。-1通过压缩温度950℃、应变速率0.1s经热处理工艺960℃/1hWQ+(840℃～880℃)/1hWQ+820℃/1.5hAC三重热处理能得到比较均匀的网篮组织。-1（6）通过温度950℃、应变量为0.9和应变速率0.1s压缩热变形后经热处理960℃/1hWQ+(840℃～880℃)/1hWQ+820℃/1.5hAC得到的网篮组织中，次生条状α

7、相上有椭球状析出物生成，并随温度升高，析出物的含量增多，伴有长大的现象。关键词：TC4-DT钛合金；高温变形；三重热处理；显微组织IIAbstractTC4-DTalloyisanewkindofdamagetolerantalloywithmoderatestrengthandhightoughnessdevelopedinChina.Traditionalprocessinggenerallythroughacombinationofthermaldeformationanddoubleannealingtoobtainthegoodstr

8、engthanddamagetolerancebehaviorofbasketorganizations,includingthetemperatur