硼改性轻质钛合金在热轧及热处理中的组织调控及性能研究

作     者：朱施燕 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张晓泳

授予年度：2023年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 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）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：硼改性轻质钛合金 热变形 热处理 微观组织 力学性能 

摘      要：钛合金是一种重要的轻质结构材料,在航空航天等高端领域有着广阔的应用前景。近年来,随着钛合金在航空航天飞行器上的大量应用,对其轻量化及强度的要求进一步提升。然而,合金的强度-密度之间难以平衡,如何保持较低密度的同时提升强度成为亟待解决的关键性问题。为此,本研究选择新型轻质钛合金Ti-8Al-1.2Cr-0.8V-0.8Fe-0.15Si-xB(x=0、0.1、0.2,wt.%)为研究对象,研究了硼(B)改性轻质钛合金在热轧及热处理中的微观组织演变和力学性能变化规律,分析了合金的拉伸断裂失效行为。主要研究内容和结论如下:(1)研究了B元素对初始铸态合金的影响。结果表明,B元素添加后,原始β晶界处析出呈不连续链状分布的Ti B相。随着B元素含量增加,原始β晶粒尺寸从1002.67μm减小到63.09μm,细化率达到93.7%,其细化机制归因于凝固过程中B元素富集在固液界面前沿引起的成分过冷。(2)研究了B元素对热轧态合金的影响。结果表明,随着B元素含量增加,α晶粒从11.62μm减小到3.15μm,合金强度从946 MPa提高到1069 MPa,塑性先升高后降低。(3)研究了B元素对热处理态合金的影响。结果表明,对于固溶时效态合金,随着B元素含量增加,α晶粒尺寸从19.85μm减小到6.82μm,强度增加,塑性先升高后降低。当合金中B元素含量为0.1 wt.%时,抗拉强度和延伸率分别可达到1030 MPa和9.8%,其塑性变形机制主要为位错滑移和孪生。对于退火态合金,随着B元素含量增加,组织细化,合金的断裂机制从韧性断裂转变为韧性断裂和准解理断裂相结合的混合断裂。图44幅,表5个,参考文献104篇