TC1钛合金板材组织均匀性的研究及改善

作     者：范翰 

作者单位：西安建筑科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王强;黄杰

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：TC1板材 组织均匀性 带状组织 动态回复 

摘      要：TC1钛合金的名义化学成分为Ti-2Al-1.5Mn,强度略高于工业纯钛,并具有良好的工艺塑性、热稳定性及焊接性能,被广泛应用于航空航天及民用等各个领域,多用来制备飞机机身蒙皮、机尾整流罩及航空发动机的壳体和隔热罩。TC1钛合金半成品多以板材形式生产交付,在对TC1板材进行显微组织检测时常常发现有组织不均匀的现象,这种不均匀组织的形成原因、造成影响及改善方法尚不明确,因此开展TC1板材组织均匀性的研究具有重要的工业应用价值。本文研究了TC1板材轧制生产过程中显微组织的演变规律,重点研究了不均匀组织的微观晶体特征及其对板材力学性能的影响,通过研究热轧、冷轧、退火等因素对组织均匀性的影响,优选轧制工艺参数,改善TC1板材的组织均匀性,主要研究结果如下:TC1板材的不均匀组织产生在热轧开坯阶段,是因为板坯组织中的针状α在热变形过程中发生了动态回复,内部产生了大量亚晶。这些回复亚晶在其后退火过程中未发生再结晶长大,黑色β相沿着亚晶界扩散,于是在光学显微镜下呈现出了黑色的带状组织。同一张板材内部的带状组织分布并不均匀,其分布规律与轧制时的不均匀变形有关,变形越不均匀的部位,其带状组织分布密度越高,在力学性能上表现为该部位硬度、强度越高,塑性越低,纵、横向性能差异越大。热轧工艺试验结果表明:单相区加热、两相区开坯可以显著提高TC1成品板材组织均匀性;冷轧工艺试验结果表明:增大冷轧变形量至50%以上时,可以改善TC1板材组织均匀性;退火工艺试验结果表明:采用740℃~780℃加热,保温0.5h~1h的退火制度无法改善TC1板材的组织均匀性。综合考虑热轧、冷轧、退火等工艺试验的结果,确定950℃热轧开坯→50%冷轧变形→740℃/30min成品退火工艺为优化后的TC1板材生产工艺,采用这一工艺轧制而成的TC1板材组织均匀细小,一致性好。