新型超高强β钛合金相析出特性研究.pdf

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4、＾喪ｉ，旅績品‘西安建筑科技大学硕士论文新型超高强β钛合金相析出特性研究专业：材料加工工程硕士生：尹仁锟导师：王庆娟教授摘要超高强β钛合金具用优良的强韧性匹配，是良好的结构材料，被广泛应用于航空航天、舰船与武器制造领域。在热处理过程中，超高强β钛合金相变过程复杂，不同的热处理工艺会导致合金性能有很大差异。本文利用OM、SEM、TEM、XRD等多种分析方法研究了新型超高强β钛合金在等温转变过程中相析出特性，以便更好地提升合金的性能潜力。研究了新型超高强β钛合金在300~600℃等温相变过程中的组织演变规律，低温等温转变时(300~400℃)

5、，2#合金亚稳β相分解方式为β→β+α，过程中没有过渡相出现；时效阶段α相析出需要时间很长，在300℃时需要50h左右。4#合金亚稳β相分解方式为β→β+ω→β+α，过程中出现中间过渡相ω相；4#合金300℃时效4h出现纳米级颗粒状ω相，随着时效时间延长，ω相开始逐渐长大，尺寸由4h时5nm左右增大到50h时15nm左右；4#合金400℃等温处理，次生α的析出一部分借助中间过渡相ω相(β→β+ω→β+ω+α)，另一部分由β相直接转变（β→β+α）。中温等温转变时(450~500℃)，2#和4#合金相析出规律相似。次生α相首先在晶界处大量析出，晶内点状分散析出；随着时效时

6、间增加，α相开始长大，析出量增多，晶内针状α相相互交错分布均匀，相互之间呈45°、60°或90°夹角，形貌类似于“V”字型，并且β晶粒内α相的生长总保持着一定的取向关系；到达析出峰值后，继续时效，针状α相转变为短棒状。高温等温转变时(550~600℃)，2#和4#合金次生α相形貌逐渐转变为片层状，首先在晶粒内形核，而不是晶界处;随着时效时间延长，α相精细结构已转变为短棒状形貌析出。研究新型β钛合金时效硬化特性，通过分析等温转变温度、等温时间与显微硬度之间的关系，获得合金的等温硬化曲线和等温转变曲线，在实验温度下，合金的硬度总体上随等温时间的增加而升高，到达峰值后硬度下降

7、，最后趋于平缓。2#合金450℃时效24h，合金有最大硬度值373.7HV；4#合金400℃时效8h时有西安建筑科技大学硕士论文最大硬度值425.8HV。该新型β合金等温转变曲线呈“C”型，2#钛合金TTT曲线在540℃附近出现“鼻尖”，4#钛合金“鼻尖”温度约500℃。利用JMAK模型和image-tools软件研究新型β钛合金等温转变过程相变动力学，获得2#钛合金在450℃~600℃各时效温度的等温动力学曲线，随时效温度的不同，动力学曲线表现为“S”型和抛物线型两种；获得2#新型β合金等温相变动力学Avrami指数n和温度常数k，获得