熱處理工藝對TC11鈦合金組織及性能的影響

研究了熱處理溫度和冷卻方式對初始組織為等軸組織的TC11鈦合金顯微組織及力學性能的影響。結果表明,對于TC11鈦合金,在空冷條件下,隨熱處理溫度的升高,等軸α相含量逐漸減少;當熱處理溫度超過980℃,合金開始發(fā)生組織形態(tài)的改變,由初始的等軸態(tài)轉變?yōu)棣?β雙態(tài)組織,隨溫度的繼續(xù)升高,等軸組織完全轉變成片層狀組織

發(fā)布時間：

2022-07-25

來源：

　　前言：研究了熱處理溫度和冷卻方式對初始組織為等軸組織的TC11鈦合金顯微組織及力學性能的影響。結果表明,對于TC11鈦合金,在空冷條件下,隨熱處理溫度的升高,等軸α相含量逐漸減少;當熱處理溫度超過980℃,合金開始發(fā)生組織形態(tài)的改變,由初始的等軸態(tài)轉變?yōu)棣?β雙態(tài)組織,隨溫度的繼續(xù)升高,等軸組織完全轉變成片層狀組織;熱處理溫度在980℃以上時,隨冷卻速度的增加,β轉變組織的片層厚度逐漸減小,冷卻速度較快時(水冷),形成淬火馬氏體。拉伸試驗研究表明,熱處理溫度為980~1020℃,空冷(或油冷)條件下,得到的組織具有較好的高溫綜合力學性能,其中熱處理溫度在980~1000℃之間得到的組織由于等軸α相含量約為50%,具有最佳的力學性能。

　　TC11合金在不同熱處理條件下的顯微組織分析

　　中文摘要：運用金相顯微鏡對TC11合金試樣在不同熱處理條件下進行了顯微組織觀測,并對其結果進行了分析.經(jīng)過不同熱處理后得到的TC11合金的顯微組織有明顯差異.950℃加熱保溫1 h空冷,再加熱到550℃保溫4h空冷,得到的顯微組織為少量塊狀的α相、β相及細小的α相;經(jīng)950℃加熱保溫1 h后油冷,再加熱到550℃保溫4 h空冷,得到的顯微組織為細針狀的α相和β相.

　　TC11鈦合金的高溫變形行為及熱處理工藝對合金組織性能的影響

　　王金惠

　　【摘要】：TC11鈦合金是500℃以下熱強性最好的合金,具有比強度高、中溫性能好、耐腐蝕性能好等優(yōu)點,在航空航天領域得到了廣泛應用,主要用于制造壓氣機盤、葉片、環(huán)形件和緊固件等零件以及飛機結構件。本論文借助光學顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀、透射電子顯微鏡、拉伸力學性能測試以及熱模擬試驗等手段研究了TC11鈦合金的高溫變形行為及熱處理工藝對合金組織性能的影響,獲得如下主要研究結果：(1)采用熱/力壓縮模擬試驗,研究了TC11鈦合金的熱變形行為。分析了熱變形參數(shù)對該合金高溫塑性變形過程中流變應力的影響,并結合熱壓縮變形的應力-應變曲線,求得了合金高溫變形的材料常數(shù),建立了合金高溫變形流變應力本構方程。結果表明：該合金變形抗力隨著變形溫度的升高而降低,隨應變速率的增加而升高；隨著變形溫度的升高,合金流變應力軟化的幅度在降低,對應的峰值應變εp逐步減小,材料開始發(fā)生動態(tài)軟化的時間也隨之減小。(2)研究了TC11鈦合金高溫塑性變形過程中的變形機制,分析了合金熱變形條件與變形組織間的關系。結果表明：TC11鈦合金在α+β相區(qū)變形時,其軟化機制主要以動態(tài)再結晶為主；在β相區(qū)變形,主要軟化機制是以動態(tài)回復為主,應變速率較高時伴隨有一定程度的動態(tài)再結晶；隨著應變速率的減小α相尺寸逐漸增大,所占的比例逐漸減少；隨著變形溫度的升高初生α相逐漸粗化,并轉變?yōu)棣孪?所占比例有所降低。(3)采用正交試驗研究了固溶溫度、固溶時間、時效溫度和時效時間4個因素對TC11鈦合金室溫力學性能和顯微組織的影響。結果表明：固溶溫度對合金的室溫強度和塑性影響最大,時效時間次之,固溶時間、時效溫度的影響不顯著；隨著固溶溫度的升高,合金的強度水平逐漸下降,延伸率和斷面收縮率則先升高后下降,960℃時可獲得最高的塑性；隨著時效時間的延長,合金強度先降低后升高,時效4小時時可獲得最高的強度,合金的塑形則逐漸上升,達到一定時間后基本保持不變,6小時和8小時都可獲得高塑性；采用960℃/30min(AC)+530℃/8h(AC)的熱處理制度,TC11鈦合金可以得到最優(yōu)的強塑性組合,其性能為抗拉強度1140MPa,屈服強度1048 MPa,伸長率18.72%,斷面收縮率54.90%。(4)對經(jīng)不同工藝熱處理后的TC11鈦合金試樣進行高溫拉伸測試,結果表明：隨固溶溫度的升高,抗拉強度升高,屈服強度基本不變,而延伸率和斷裂伸縮率則先升高后降低；隨時效時間的延長,抗拉強度下降,而延伸率和斷裂伸縮率反而升高。TC11鈦合金經(jīng)960℃,30min+560℃,8h熱處理后,可獲得最優(yōu)的高溫拉伸性能,在500℃高溫拉伸后的力學性能為σb=805 MPa,σ0.2=667MPa,δ=22.09%,Ψ=69.67%。

　　【關鍵詞】：TC11鈦合金高溫壓縮正交試驗高溫拉伸力學性能顯微組織熱處理

鈦合金,壓縮,顯微組織,熱處理

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