TC4钛合金高温拉伸力学性能研究和组织演变

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1、南京航空航天大学硕士学位论文TC4钛合金高温拉伸力学性能研究和组织演变姓名：蔡云申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：童国权20090101南京航空航天大学硕士学位论文摘要TC4钛合金属于α+β型钛合金，该合金比强度高，耐腐蚀性好，热稳定性好等优点，被广泛应用于航空航天等工业中，此外在汽车工业、体育和医学等民用领域也有应用。由于钛合金的组织和性能对变形参数比较敏感，适合其加工的参数范围比较小，所以研究不同条件下的变形参数，为TC4钛合金材料的热加工工艺和成形工艺提供了科学的依据。本文采用对TC4钛合金进行高温

2、超塑性拉伸等实验的方法，系统地研究了TC4钛合金的超塑性变形行为。研究了不同工艺参数(变形速率、变形温度、变形量)下，拉伸变形的真实应力—应变曲线的变化规律；分析了热变形参数对该合金高温塑性变形过程中流变应力和延伸率的影响规律；讨论影响m值的因素。总结出了TC4钛合金最佳超塑温度在900℃附近，最佳变形-1速率在9.8E-4s附近，最大延伸率为789%。延伸率随温度的升高是先增加后减小，随应变速率的增加是先增加后减小。应力随温度增加而减小，随应变速率的增加而增加。采用恒应变速率法和速度突变法对m值进行求解，求得TC4

3、钛合金的m值分别为0.54和0.55，并且得到不同变形温度下的本构关系。借助光学显微镜作为分析检测手段，定性的探讨热变形参数对TC4钛合金微观组织和性能的影响规律，对TC4钛合金微观组织结构演化、超塑性变形机制及断裂机制等进行了深入的研究，较系统地研究了变形参数对组织的影响规律。分析了TC4钛合金高温时变形温度、变形量、变形速率对组织的影响规律，随变形温度的升高，组织结构发生变化，α相体积分数减小，晶粒尺寸长大。应变速率较慢晶粒长大严重，随应变速率增加，变形过程中动态再结晶加剧，晶粒出现细化，变形区晶粒长大不明显。随

4、变形量的增加，再结晶、晶粒粗化明显。高温时TC4钛合金断口形貌对温度和应变速率十分敏感，高温低速时是典型韧性断裂。关键词:TC4钛合金，超塑性,流变应力，超塑变形，微观组织，再结晶ITC4钛合金高温拉伸力学性能研究和组织演变AbstractTC4withhighstrength,hightenacity,goodcausticityandhotstability,iswidelyusedinaeronauticalandastronauticalindustry.Itisakindofα+βalloy.Withthe

5、developmentofscienceandtechnology,TC4hasincreasinglydrowntheattractionbecauseofitsexcellentmechanicalcapability,corrosionresistanceandbiocompatibility,andthefeaturesclosetoelasticitymodulusofhumanbone.Becausethefactsthatthemicrostructureandperformanceoftitanium

6、isrelativelysensitivetotheprocessingparametersinhotdeformationprocessesandthattheoptimalprocessparametersareinarelativelynarrowrange,thestudyingofplasticdeformationbehaviorsandmicrostructureevolutionduringhotformingcanprovidescientificfoundationandtheoreticdire

7、ctionindeterminingtheprocessparametersandcontrollingtheservicequalityofworkpieces.Inthisthesis,thetensiledeformationbehaviorsofTC4titaniumalloyhavebeenstudiedbytensiletestathightemperature.Thetruestress-truestraincurvesofTC4alloyoftensiletestunderdifferentcondi

8、tions(deformationtemperature,strainrate)arediscussedandtheinfluencesofprocessingparametersonflowstressandelongationduringplasticdeformationarestudied.Theoptimalsuperplasticp