冷加工及热处理对tm50钛合金组织与性能的影响

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文冷加工及热处理对TM50钛合金组织与性能的影响专业：材料加工工程硕士生：王立强导师：杨冠军教授摘要TM5013钛合金具有高的强度和塑性，低的弹性模量，高的冷加工性，特别适于制作齿科矫支架，医学外科植入物，超弹性眼镜架及各种弹性元器件，对人体无毒，无害，应用范围广泛。本文研究了冷加工过程中合金组织性能的变化以及不同冷加工率时的变形特点，同时分析了固溶时效和冷变形直接时效后合金的组织和力学性能变化。研究的主要工作如下：对m7．0mm的热轧态棒材分别进行20％、40％、60％和80％辊模冷拉拔，测试了不

2、同变形率后的力学性能，对试样的显微组织进行光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察和分析。对dp7．0mm棒材进行固溶时效热处理，测试室温力学性能和弹性模量值，取样进行光学显微镜(OM)和扫描电镜(sEM)观察和分析；对20％～80％冷变形样进行不同温度时效处理，测试室温力学性能和弹性模量值，取样进行OM和SEM观察和分析。研究表明，采用辊模冷加工，当冷变形率在20％左右，合金出现孪生变形，材料硬化很快。抗拉强度从退火态的650MPa增加到857MPa，增幅为31％。当冷变形率大于20％，随着冷变形率的增大，材料强度有缓慢

3、的增加，而塑性有所提高，当冷变形率达到80％，材料表现出良好的塑性，延伸率保持在10％左右。较高含量的13相稳定元素Nb使Ti．25Nb．25Zr合金具有较低的Ms值，抑制了Ti．25Nb．25Zr合金中马氏体相c【”的生成，在13相变点以上固溶处理淬火后，可得到全6组织，未发现马氏体相，合金表现出较低的强度和低的弹性模量值。固溶处理后在300℃～350。C时效处理，析出硬而脆的(0相，抗拉强度明显升高，塑性大幅度降低。在400℃～450℃时效处理时，条状a相析出，较300℃～350℃时效处理状态，合金抗拉强度有所降低，塑性

4、有所升高，弹性模量值也较低。500℃时效处理4小时，合金抗拉强度降低为645MPa，没有强化效果。时效温度选择在400℃～450。C，时效时间选择在4小时～10小时，合金具有好的强塑性匹配和较：．诤t‘r笋重j西安建筑科技大学硕士学位论文低的弹性模量值。合金经冷变形20％后直接时效处理，冷变形产生的孪晶及形变缺陷明显促进了第二相的析出。在450"C～500℃时效4小时，合金具有较好的强塑性以及较低的弹性模量值，在此过程中，合金的析出相、大小形貌以及冷加工过程中残余应力的变化综合影响着合金性能。在550℃以上温度时效时，己没有

5、时效强化作用，而冷变形过程中产生的残余应力也基本消失。不难看出，冷加工直接时效可促进合金的强化，并且在保持较高强度的同时使合金具有好的塑性和低的弹性模量值。对于TM50合金来说，冷加工直接时效较固溶时效热处理在优化合金性能方面有更好的作用。冷变形率为20％的合金试样，在550℃以上温度时效时，没有第二相析出，合金发生回复、再结晶，合金的强度与试样退火态的强度相差不大。当冷变形率大于40％时，在550℃时效，合金在此温度发生再结晶。关键词：TMS013钛合金；冷自11-I'．热处理；显微组织；力学性能Ⅱ’／西安建筑科技大学硕士

6、学位论文EffectofColdDeformationandHeatTreatmentonMicrostructureandMechanicalPropertiesoftheTMS0TFmniumAHoySpeeiafity：MaterialProcessingEngineeringName：WangLiqiangIntroduetor：ProfessorYangGuanjunAbstractTMS0alloypossessescharacteristicssuchashighs订ength,lowelasticmodulu

7、sand900dpropertyofcolddeformation．Espocially，TM50alloyisusedfordentalcradlle，surgicalimplantmaterials，superelasticityspectacleframesandagreatvarietyofelasticcomponents，whichiSnontoxicandharInIeSStohumanbody．啊1emicro舭andproperties,aswellasthecharacteristicofdeformat

8、ionofTM50alloyunderdifferentrateofcolddeformationarestudiedinthispaper．Also，thephasechangingandmechanicalpropertiesofthisalloytreatedbyagiIlgafte