热加工对Ti55531合金显微组织及力学性能的影响

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1、国内图书分类号：TG319西北工业大学工程硕士专业学位论文热加工对Ti55531合金显微组织及力学性能的影响硕士研究生：梁后权导师：郭鸿镇虢迎光申请学位级别：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：西北工业大学Classifiedindex：TG319ThesissubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringEffectofThermo-Mech

2、anicalProcessingonMicrostructuresandTensilepropertiesofTi55531alloyMECandidate：LIANGHouquanAdvisor：GUOHongzhenGUOYingguangDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsEngineeringSchool：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofOralDefence：M

3、arch,2016UniversityConferringDegree：NorthwesternPolytechnicalUniversity摘要摘要近β钛合金由于具有轻质、高强、高韧的优点，被广泛应用于飞机起落架、机翼连接紧固件等关键部位。本文主要研究高强高韧近β钛合金Ti55531热加工过程中的显微组织演化与性能良好匹配的实现，通过Ti55531合金在不同变形条件下的常规锻造及等温锻造实验，掌握合金显微组织对不同热成形工艺参数的依赖规律，分析不同显微结构对Ti55531合金成形后的强塑性能的影响

4、，以期为近β钛合金热力耦合作用机制的理论研究和锻造成形-成性工艺的制定提供参考。快速变形条件下，Ti55531合金晶粒组织呈现动态回复型的拉长特征，锻后空冷过程中在三角晶界等位置形成亚动态再结晶等轴β晶粒。快速变形导致合金β晶界发生显著碎化，并且在固溶时效过程中影响晶界α相的分布与形貌。等温锻造条件下，Ti55531合金β晶界完整性较好，热处理后析出连续晶界α，并且α条的厚度与变形温度和应变速率相关。随着变形温度的升高，合金中初生等轴α相减少，晶界完整性提高，析出的晶界α条更加连续；随着应变速率的升

5、高，基体内部出现明显的再结晶特征。随着变形量的增加，合金内部变形拉长特征越明显，并且晶界α相随着变形量的增加而变薄。近β钛合金中，β相对其变形总应力水平高低的影响更为显著。β晶界对位错阻碍作用占总强度贡献不足15%，且随着温度升高，比例逐渐降低。提高基体中α相含量，减小析出的α相尺寸及析出的层片状α相的厚度，都可以提高两相钛合金的强度。时效温度较低，基体中会形成硬脆ω相，严重影响材料塑性。但低温条件变形保留的较多缺陷可以破坏β基体的晶格完整性，抑制ω相的形成，从而可以获得较好的塑性。降低固溶温度，升

6、高时效温度对降低Ti55531合金强化程度，提高塑性性能具有明显作用。等温锻造条件下，805和820℃变形后合金的强度随变形温度升高而升高，塑性则出现降低，820-845℃温度区间内变形后Ti55531合金的塑性性能能维持较好水平（延伸率6%，断面收缩率17%），并在此温度区间内随变形温度升高塑性出现较大提高。应变速率为0.01s-1时，合金的强度最大，塑性最低。应变速率为0.1s-1，材料具有较好的强塑性匹配，较低应变速率0.001s-1变形后合金的强度维持在较低水平但塑性性能最好；随着变形量由2

7、0%增加到60%，合金强度逐渐增加，变形量升高至80%时，合金强度则出现显著下降，变形量从40%增至80%，合金塑性可以明显得到改善。关键词Ti55531合金；热加工；显微组织；力学性能I西北工业大学硕士学位论文IIABSTRACTAbstractOwingtotheirlowdensity,highstrengthandtoughness,near-βtitaniumalloyshaveattractedconsiderableattentioninthefabricationofload-bea

8、ringcomponents,suchaslandinggearsandwingconnectors.Inthepresentpaper,themicrostructureevolutionandmechanicalpropertiesofTi55531,atypicalnear-βtitaniumalloy,underthethermo-mechanicaleffecthavebeeninvestigated.Conventionalrapidforgingandi