检索结果-南通市图书馆

作者：许广华昆明理工大学

学位级别：硕士

ti-4al-2.5v-1.5fe合金具有与ti-6al-4v合金强度和伸长率相当的力学性能,并且以廉价的铁元素替代了昂贵的钒元素作为β稳定元素,降低了合金成本,同时该合金最大的优势是既可以热加工又可以冷加工,能够加工成板、带、管等钛加工材,具有... 详细信息

ti-4al-2.5v-1.5fe合金具有与ti-6al-4v合金强度和伸长率相当的力学性能,并且以廉价的铁元素替代了昂贵的钒元素作为β稳定元素,降低了合金成本,同时该合金最大的优势是既可以热加工又可以冷加工,能够加工成板、带、管等钛加工材,具有广阔的应用前景。目前,高性能低成本钛合金是钛合金开发和应用研究的重点方向之一。然而由于原始铸锭的晶粒较为粗大,为获得性能优异的实际应用产品,需要对铸锭进行开坯锻造等一系列热机械处理,不仅工艺流程复杂,而且成材率较低,提高了其制造成本。大量研究结果表明,钛合金产品的综合性能与铸锭的原始组织密切相关,通过添加硼或硼化物不仅可以细化铸锭晶粒,而且从理论上可以提高合金性能,同时降低后续热加工的难度,实现低成本与高性能的良好匹配。但是,目前关于热机械处理过程中硼化物对钛合金的热变形响应以及强化机制的研究是不充分的,仍需进一步深入研究。基于此,本文以tiB为硼源制备了硼改性钛合金,并综合运用XRD、SEM、TEM、EBSD以及有限元模拟等现代分析和测试手段,表征了铸锭、锻态合金、多道次热压缩试样及轧态合金的组织形貌、微观结构、织构及板材的力学性能,详细地研究了tiB的添加对钛合金铸锭晶粒细化机制、热机械处理过程含硼钛合金的热变形行为及强化机制的影响,获得了如下研究结果:以tiB作为硼源制备的钛合金具有与合金中直接加B单质相同的效果——细化铸态合金的晶粒,质量分数0.04wt.%B是ti-4al-2.5v-1.5fe合金晶粒开始明显细化的拐点,低于该含量时,tiB的添加对合金铸锭晶粒细化的效果并不显著。以tiB作为硼源的合金铸锭的晶粒细化归因于原位反应生成tiB分解产生的B原子引起的成分过冷以及形成的富硼层对晶粒生长的限制。熔炼后在铸锭晶界处形成链状结构的tiB晶须通过钉扎效应有效避免了高温变形期间晶粒的异常生长。相对于锻造后基态合金表现出的粗大晶粒,硼改性钛合金由于tiB的存在对细晶结构进行了保存,将降低进一步热机械处理过程中合金塑性变形的难度。通过ti-4al-2.5v-1.5fe(B)合金多道次热变形实验,研究了热变形参数与硼化物对钛合金组织及变形机制的影响。在构建钛合金应变补偿型-Arrhenius本构方程过程中发现硼化物的加入使合金的热激活能发生了明显降低,这可能与硼改性钛合金拥有更大的再结晶能力直接相关。并且,在进一步的显微组织研究中确实观察到硼改性钛合金具有更大的再结晶能力,这归因于tiB的第二相诱导再结晶(PSN)机制。基于有限元方法,研究了变形过程中硼化物对合金等效应变分布的影响。结合模拟结果及相应组织分析表明,硼改性钛合金可以有效缓解应变局部化,一定程度上避免变形过程中的显微组织不均匀以及流动失稳现象的发生。最后对锻后合金进行实际轧制,由于硼化物添加所带来的细晶强化、第二相弥散强化等多种强化机制作用下,使轧态的硼改性钛合金板材具有比基态合金更加优异的强度与塑性结合。综上表明,通过常规工艺可以获得力学性能更加优异的硼改性钛合金,而相对于基态合金,硼改性钛合金又可以将热变形中的细晶结构有效继承和保留,提高了合金的成形性,降低了热机械处理的难度,这对于以低成本的方式大规模生产性能更加优异的钛合金提供了新的策略。

关键词： ti-al-v-fe合金硼改性热机械处理组织演变热变形机制力学性能

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fe代替v制备低成本钛合金:相体积分数的计算

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哈尔滨工业大学学报 2021年第8期53卷 17-21页

作者：王亮颜卉陈云骆良顺苏彦庆郭景杰金属精密热加工国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

钛合金因其优异的综合性能,如比强度高、耐热性强、耐腐蚀性能优异、低温性能好等特点,而被应用在航天、航空、航海等诸多领域,然而钛合金的高成本严重制约了其大规模的使用。本文以综合性能最好、使用最广泛的ti-6al-4v合金为基础,在... 详细信息

钛合金因其优异的综合性能,如比强度高、耐热性强、耐腐蚀性能优异、低温性能好等特点,而被应用在航天、航空、航海等诸多领域,然而钛合金的高成本严重制约了其大规模的使用。本文以综合性能最好、使用最广泛的ti-6al-4v合金为基础,在使用廉价合金元素代替昂贵合金元素的思路下,设计了几组v、fe元素含量不同的ti-al-v-fe合金。借助稳定系数Kβ,分析钛合金中β相的稳定程度和β稳定元素的作用,通过理论推导的方法建立了合金淬火态和退火态的β元素临界晶胞系数的计算模型,并在此基础上确立了α相与β相的体积分数的计算方法,从而实现了对ti-al-v-fe合金中相体积分数的理论计算。本文以ti-6al-3v-1fe合金为例,首先对合金内α相与β相的体积分数分别做了理论计算,继而利用真空非自耗电弧熔炼炉制备了ti-6al-3v-1fe合金的铸锭,取样并进行热处理,最终利用X射线衍射法测定了ti-6al-3v-1fe合金淬火态和退火态α相与β相的实际体积分数。对比发现,实验测定的结果与理论计算的结果较为吻合,说明建立的模型用于预测α相与β相两相的体积分数是切实可行的。

关键词： ti-al-v-fe合金相体积分数计算模型

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