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Ti-17钛合金片状组织球化规律研究

周军

  钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等显著优点使其非常适合制作航空发动机构件,其中压气机是钛合金使用最集中的部件。随着发动机推重比的不断提高,要求压气机的出口温度和转速不断提高。因此,发动机压气盘在飞机服役过程中将承受更大的机械应力和热应力的叠加作用。若采用传统的单一组织的盘件,必然导致某些部位性能富余,某些部位性能不足,不能满足高性能发动机的要求。通过可控应变锻造以获得中心为等轴组织,边缘为网篮组织的双重组织的双性能压气机盘件能够充分发挥材料的性能潜力,满足高推比发动机要求。研究热加工参数对Ti-17合金片状组织球化规律的影响和球化机理是采用可控应变方法制造Ti-17合金双性能压气盘的关键技术之一。本文通过热模拟压缩试验、等温锻造试验、热加工图理论和SEM等方法研究了经β锻造后具有片状组织Ti-17合金的高温变形行为、热加工参数对片状α组织球化的影响以及球化规律和球化机理。主要结论如下:1.Ti-17合金是一种温度、应变速率敏感材料,其流动曲线具有应力峰和流变软化特征,在相变点(890℃)以上温度,以高应变速率(>10s~(-1))变形,流变应力出现不连续屈服现象。2.变形程度是影响片状组织球化的主要因素。Ti-17合金在合适的温度和应变速率下,应变量达到0.8时可得到完全球化的细小组织。片状组织开始球化和完全球化所需变形量较Ti-6Al-4V低。3.建立了应用Zener-Holloman参数表征的双曲正弦本构模型方程,通过对本构方程进行实验验证,得到了令人满意的回归效果。4.根据热加工图理论首次建立了Ti-17合金的热加工图,得出在840~870℃,应变速率0.5-3s~(-1)之间为Ti-17合金片状α组织球化的理想区域;在870~910℃,较高应变速率(>5s~(-1))下,对Ti-17合金加工易发生流变不稳定变形。5.利用小饼等温锻造试样验证了由热加工图优化的加工参数的正确性,并选取了三种变形量(30%、40%、80%)饼坯进行了室温拉伸,400℃高温拉伸、非应力暴露热稳定性能、持久和蠕变性能测试。结果表明:对于Ti-17钛合金,西北工业大学工学硕士学位论文通过控制变形量以得到球化率不同的组织结构,从而获得不同力学性能是完全可行的。 6.深入研究了Ti一17合金片层组织高温变形条件下球化机制,发现球化机制同Margolin和Cohen等人提出的晶界分离模型极为类似,其机理是:(l)动态再结晶使片层形成晶粒串;(2)a和p相相互楔入片层内晶界以及晶界滑动导致大片层解体为若干小片层;(3)小片层进一步球化的微观过程。关健词:Ti。17钦合金;双性能;片状组织;球化:等温压缩实验;热加工图……   
[关键词]:Ti-17钛合金;双性能;片状组织;球化;等温压缩实验;热加工图
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西北工业大学2005年