650_700℃短时用高温钛合金成分优化及组织性能研究

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1、硕士学位论文650~700℃短时用高温钛合金成分优化及组织性能研究COMPOSITIONOPTIMIZATIONANDMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFHIGHTEMPERATUREALLOYSFORSHORT-TERMUSEAT650~700℃杨明华哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB33学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文650~700℃短时用高温钛合金成分优化及组织性能研究硕士研究生：杨明华导师：孔凡涛教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB33U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCOMPOSITIONOPTIMIZATIONANDMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOFHIGHTEMPERATUREALLOYSFORSHORT-TERMUSEAT650~700℃Candidate：YangMinghuaSupervisor：Prof.KongFantaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Mate

3、rialProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要通过组织性能分析，对650~700℃短时用高温钛合金成分进行了优化，采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉（ISM）对优化的合金成分进行熔炼得到合金铸锭，并制备出短时用高温钛合金锻坯和板材。分析了铸态、锻态和轧态短时用高温钛合金的组织及力学性能，得到了如下研究结果

4、。通过对原合金成分中Al、Zr、Si元素含量进行调整，采用电弧熔炼技术制备出的九种合金均为近α钛合金，铸态组织均为魏氏组织。九种合金室温压缩实验表明，随着合金中Al和Si含量的增加，合金强度呈上升趋势。九种合金在热变形过程中发生动态回复及再结晶，随着变形温度升高，应力峰值呈下降趋势。九种合金的高温抗氧化实验结果表明，九种合金在700℃氧化100h的氧化增重曲线近似符合直线-抛物线混合规律，合金表面氧化层主要由α-Ti和TiO2组成，随着合金中Al含量的增加，合金抗氧化性明显增强，元素Zr含量过高不利于提高合金的抗氧化性。综合分析认为Al含量6.4wt.%，Zr含量8.0wt.%，Si含量0.

5、3wt.%的合金成分具有较好的强度、热变形及抗氧化性能，是九种合金中综合性能最好的合金成分。通过ISM技术制备的铸锭组织为魏氏组织，沿截面半径方向由中心向边缘，晶粒尺寸逐渐减小。铸态合金室温抗拉强度为929.3MPa，延伸率为0.45%。合金经950℃/1h+650℃/2h和980℃/1h+650℃/2h固溶时效处理后，晶粒内部的层片状α相长宽比减小，经1050℃/1h+650℃/2h固溶时效处理后合金组织为针状魏氏组织。高温锻造后合金组织得到了明显细化，合金组织以网篮组织为主。锻态合金室温抗拉强度为1140.8MPa，延伸率达到6.81%。在650℃和700℃均表现出良好的高温力学性能，抗

6、拉强度分别为769.9MPa和631.4MPa，延伸率为8.94%和10.01%。在β转变点以下对锻态合金进行固溶处理，时效后合金呈网篮组织，并且随着固溶温度的升高，合金中初生α相逐渐减少。在β转变点以上对锻态合金进行固溶处理，时效后组织为针状魏氏组织。60%和70%变形量下热轧得到的的板材组织均为网篮组织。室温条件下沿轧向强度与塑性均高于横向，变形量70%板材的强度略低于变形量60%板材，但塑性高于60%板材。在β转变点以下对板材进行固溶处理，时效后60%和70%变形量的板材组织均为网篮组织，在β转变点以上对板材进行固溶处理，时效后显微组织呈双网篮状。关键词：高温钛合金；显微组织；抗氧化性

7、能；热加工；力学性能；热处理I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThecompositionofhightemperaturetitaniumalloyforshort-termuseat650~700℃wasoptimizedthroughtheanalysisofmicrostructures,oxidationresistanceandmechanicalpropertiesanalysis