检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：左寿彬江西理工大学

学位级别：硕士

摆动辗压具有近净成形、省力、冲击小、金属冲模容易、绿色制造等优点,但也因其多重非线性会导致工件成形过程和晶粒织构存在极大不均匀性,严重制约摆辗工艺的发展。而在塑性成形过程中辅以振动能够显著降低成形力,促使金属流动更为均匀... 详细信息

摆动辗压具有近净成形、省力、冲击小、金属冲模容易、绿色制造等优点,但也因其多重非线性会导致工件成形过程和晶粒织构存在极大不均匀性,严重制约摆辗工艺的发展。而在塑性成形过程中辅以振动能够显著降低成形力,促使金属流动更为均匀,提高成形质量和成形精度,因此通过采用耦合振动、热及连续局部成形的振动辅助热摆辗技术是实现TC11钛合金等难变形金属绿色节能、高效、低成本整体制造的有效的方法之一。振动和温度的引入,将使摆辗处于一个集振动、传热、变形及组织演变的多物理场、多尺度下,造成工件三维塑性流动和成形机理更为复杂,而研究振动辅助热摆辗工艺过程中的金属流动规律是优化工艺和精确成形的理论基础。因此本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方式,揭示TC11钛合金振动辅助热摆辗成形过程中金属流动规律。基于摆辗成形原理和振动特性,对振动辅助热摆辗变形过程进行运动学分析、几何学分析和力学分析,理论推导了振动辅助摆辗过程中工件和模具接触和分离的条件、模具-工件接触面积、工件受力状况、塑性变形深度等数学表达式。结果表明:当模具单向直线进给速度小于模具最大振动时,工件与上模会出现间歇性的分离,可以有效降低摆辗力。并且在相同外载荷作用下,相较于常规摆辗,该接触方式对试样的受力均匀和塑性变形深度(?)具有积极影响。借助数值模拟软件对不同振动参数下工件变形均匀程度、上表面塑性流动、径向和周向材料流动状况进行分析,结果表明,施加振动有助于提高工件受力均匀程度、改变工件上下端径向与周向金属流动状况、有效地驱动工件表层金属流动,对抑制摆辗过程中蘑菇效应这一不均匀现象有积极作用。通过自主搭建的振动辅助热摆辗平台进行实验研究,系统研究了不同压下量、不同振型参数对TC11钛合金摆辗件晶粒演变和织构的影响。结果表明:振动对片层组织等轴化转变、织构演变和增强织构强度具有促进作用。从极图中可以得出振动对{0001}晶面织构(晶粒取向)存在积极影响,对{11(?)20}和{10(?)10}晶面织构存在抑制作用,且振动会导致取向位置发生改变。为揭示摆辗成形过程中金属流动的一般规律,对摆辗过程中复杂形状零件(花键齿)金属流动规律进行研究,结果表明:振动可以有效改变花键齿金属流动状态,随着振型参数的增加金属轴向流动趋于均匀化,上下端金属流动差减小,金属中间和两侧的径向流动差也减小,花键齿齿形变形更加均匀,成形效果更好,展现出振动具有极大优势性。

关键词：热摆辗金属流动低频振动晶粒织构显微组织演变花键齿

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热加工工艺对TC18合金中α相的影响

热加工工艺对TC18合金中α相的影响

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作者：陈一郡贵州大学

学位级别：硕士

强度与塑性难以匹配,产品合格率低等关键技术是现代飞机实现低成本、长寿命安全飞行正面临的难题,随着对飞机安全性和经济性的要求日益提高,对钛合金航空结构件的强韧性能要求也越来越高。TC18钛合金作为近β型钛合金,具有强度高、塑性... 详细信息

强度与塑性难以匹配,产品合格率低等关键技术是现代飞机实现低成本、长寿命安全飞行正面临的难题,随着对飞机安全性和经济性的要求日益提高,对钛合金航空结构件的强韧性能要求也越来越高。TC18钛合金作为近β型钛合金,具有强度高、塑性好、淬透性好、耐腐蚀等优点,被广泛运用于现代飞机的关键承力构件。然而,由于TC18合金在热变形过程中组织变化的复杂性以及强塑性难以匹配等特性,准确找到高性能TC18钛合金的热变形行为中组织参数与强韧性关系成为需要解决的关键问题。力学性能的好坏受组织所控制,钛合金中的α相对力学性能的影响很大,特别是其组织形态,如果能对TC18合金中α相的组织形态进行有效的调控,这将在很大程度上提高TC18合金的综合力学性能,最终解决其强度与塑性难以匹配的问题。因此,本文以具有初始双钛组织的TC18合金进行了热压缩和时效实验,同时采用了光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)以及透射电镜(TEM)等表征方式,研究了 TC18合金的热变形行为及形变热处理对组织性能的影响,取得主要研究结论如下: (1)TC18钛合金经摩擦和温升双修正后在两相区的本构方程为a6=2.75 × 1015[sinh(0.0076σ)]4.86exp[-355.33T7×103]/RT;在β单相区的本构方程为ε=2.76 × 1023[sinh(0.011(σ)]5.02 exp[-485.895×103/RT];经摩擦和温升双修正后建立了TC18合金在真应变0.9下的热加工图,得到的最佳热加工温度和应变速率范围为:812～840℃,0.01～0.018s-1 和 878～915℃,0.178～1s-1。 (2)TC18合金在热变形过程中:真实的流变应力比测量的流变应力低;其热变形组织以动态再结晶(DRX)为主;较低的应变速率和较高的温度能促进DRX,但由于应变速率小、温度高,有足够的时间和能量导致晶粒尺寸变大;在热变形过程中仅有少数片层α(αL)相直接被破碎成球状α相(αG),αL的球化主要由变形时产生的剪切应力促使β相切入αL内部,使其实现动态球化;α与β 相的 Burgers 取向关系(BOR)被破坏为[2,0,-2,1]α//[-5,-3,1]β,导致α相与基体β相之间没有形成共格或半共格界面。 (3)TC18合金在时效过程中:时效温度和时间对初生α相(αp)的晶粒尺寸和体积分数影响都很小,但次生α相(αs)的片层厚度随时效温度或时间的增加都会变宽;αs相的体积分数随着时效温度和时间的增加而下降。 (4)TC18合金在时效过程中,αL相的球化机制也符合晶界分离机制,主要来自于热变形过程中所积累的畸变能促β稳定元素向αL内部进行扩散,实现球化。αs相的析出行为表现为粗化变短导致的少量球化以及数量下降,分别受末端迁移以及奥斯瓦尔熟化机制所控制。 (5)TC18合金在时效过程中,时效时间一定,随着时效温度的增加,其硬度、抗拉强度和屈服强度均呈下降趋势,韧性随着时效温度增加而增加;当时效温度一定时,随着时效时间的增加,其硬度、抗拉强度和屈服强度也均呈下降趋势,韧性随着时效时间增加而变大。

关键词： TC18钛合金形变热处理显微组织演变力学性能

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热处理对粉末冶金Ti-5553钛合金力学性能影响和微观组织演变机理研究

热处理对粉末冶金Ti-5553钛合金力学性能影响和微观组织演变机理...

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作者：杨怡婷长安大学

学位级别：硕士

高强钛合金以其出色的比强度、优异的耐蚀特性以及卓越的加工能力而备受青睐,在航空和航天产业、海洋建设等关键领域发挥重要作用。目前,具有良好抗裂性和抗疲劳性的亚稳β型钛合金是先进钛合金领域研究的重点。但因其较高的制造成本,... 详细信息

高强钛合金以其出色的比强度、优异的耐蚀特性以及卓越的加工能力而备受青睐,在航空和航天产业、海洋建设等关键领域发挥重要作用。目前,具有良好抗裂性和抗疲劳性的亚稳β型钛合金是先进钛合金领域研究的重点。但因其较高的制造成本,亚稳β型钛合金的应用被限制。粉末冶金能实现近净成形、制造复杂形状零件,对制造低成本钛合金具有重要意义。因烧结成形过程中产生不均匀显微组织、较高的残余应力,导致粉末冶金材料力学性能差于传统加工,通过热处理进行组织调控实现该类合金的良好强塑性匹配,这对粉末冶金亚稳β钛合金的推广应用意义重大。本研究针对低成本粉末冶金制备的亚稳β高强钛合金Ti-5553,通过多种材料表征技术研究合金在不同热处理制度中的组织演变机理,测试合金的力学性能,讨论室温拉伸过程中的断裂行为及滑移变形机理,建立合金工艺-组织-性能关系,阐明合金良好性能匹配的引发机制,阐明合金的强塑性机理。主要结论如下: （1）经过退火处理后的粉末冶金Ti-5553合金,静态球化的机制下α相的尺寸随退火时间的变化呈上升趋势。退火时长为0-2 h时合金存在大量缺陷为边界分裂提供条件导致小角度晶界增多,α相形态尺寸多极化。退火时间的增加,合金发生终止迁移,熟化机制下合金的α相尺寸继续增加但含量减少,力学性能降低。（2）退火态合金获得良好的强塑性匹配,β相析出高密度次生α相（αs）形成非均质层级组织,导致孪晶诱发塑性/相变诱导塑性消失,引入高密度的α/β多级界面,阻断位错传递。合金中两相保持Burgers关系、非均质层级组织中大量微裂纹释放能量和微裂纹的不连续扩展,共同使该组织具有高塑性和较高的抗裂纹扩展的能力;退火时间为0.5 h的合金具有软核硬壳结构的初生α相（αP）和有助于激发锥面滑移的针状αs,使其具有最优的强塑性匹配,抗拉强度为1403.4MPa,伸长率为12.0%。（3）时效温度的增加,α+β相区固溶时效的合金中等轴αP在吞并机制的作用下尺寸和占比增大,析出片层αs形成β转变组织（β_t）,构成双态组织;β相区固溶时效的合金β晶粒无钉扎效应、尺寸增大,时效后晶粒中析出大量α相魏氏组织(αWGB)、片层αs。时效温度的增加为αs的析出提供更大的驱动力并减少位错和缺陷数量,使合金的力学性能提升。双态组织中具有活跃滑移系的等轴αP参与变形,片层组织中易于位错滑移的片层αs,且静态回复和静态再结晶降低缺陷密度,αs的粗化使固溶后时效700℃合金具有良好的强塑性。（4）双态组织中等轴αP促进裂纹扩展,αs尺寸较小对裂纹的偏折阻碍作用较弱,使裂纹扩展路径较为平滑。片层组织中β晶粒内存在晶界α相、片层αs、取向差异较大的丛域,促使裂纹沿着β晶界或片层αs界面扩展,裂纹扩展路径的曲折度增大。片层组织能通过塑性变形以及相界开裂消耗裂纹尖端的应力集中,进而导致固溶温度1100℃的合金综合力学性能优于导致固溶温度为900℃的合金。

关键词：亚稳β型钛合金粉末冶金热处理显微组织演变力学性能滑移变形

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热等静压温度对铸造In939合金微观组织和力学性能的影响

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材料开发与应用 2025年

作者：贺群功杨柔迪丁怡婷张琼元李海松郭雄黄宇陈铭高骥天黄子敬清洁高效透平动力装备全国重点实验室东方汽轮机有限公司厦门大学能源学院

本文在不同温度下对In939合金进行热等静压，消除了合金铸造过程中残留的微观缺陷和η相、γ-γ′枝晶等亚稳态缺陷组织。通过对不同等静压处理后合金进行组织分析和物相标定，讨论了M6C和γ′的形貌、尺寸、密度和分布特征在不同热等... 详细信息

本文在不同温度下对In939合金进行热等静压，消除了合金铸造过程中残留的微观缺陷和η相、γ-γ′枝晶等亚稳态缺陷组织。通过对不同等静压处理后合金进行组织分析和物相标定，讨论了M6C和γ′的形貌、尺寸、密度和分布特征在不同热等静压温度下的演变，发现1220℃等静压处理后γ′相尺寸为116nm，且呈现近似方形的形貌。力学测试结果表明，1220℃等静压后合金的UTS和YS标准差最小，延伸率最大，为In939合金的最适合处理工艺。

关键词：高温镍基合金热等静压显微组织演变

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铜合金多道次连续挤压过程组织演变及性能研究

铜合金多道次连续挤压过程组织演变及性能研究

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作者：殷悦文大连交通大学

学位级别：硕士

强塑性变形具有细化金属晶粒,增加位错密度以及促进第二相析出的作用,是强化金属及合金一种重要方法。连续挤压技术作为一种强塑性变形方法在成形有色合金领域有着广泛应用。然而,与传统强塑性变形手段不同,连续挤压技术还具有高应变速... 详细信息

强塑性变形具有细化金属晶粒,增加位错密度以及促进第二相析出的作用,是强化金属及合金一种重要方法。连续挤压技术作为一种强塑性变形方法在成形有色合金领域有着广泛应用。然而,与传统强塑性变形手段不同,连续挤压技术还具有高应变速率和高温度的特点,极易使材料发生动态再结晶以及动态析出,影响着材料的最终力学性能。本文针对连续挤压铜合金产品芯部变形量较低的问题,通过研究不同道次下显微组织的演变规律,探究材料组织与性能之间的内在联系,并期望通过增加塑性变形量的方式改善材料显微组织,进而优化产品性能。本研究得到主要结论如下: （1）通过DEFORM软件对T2纯铜在单次多转角连续挤压和多道次连续挤压两种工艺下的温度场及等效应变场进行了模拟,发现材料在单次多转角挤压方式下等效应变量在7左右,挤压扭矩在1.69×10～4N·m。多道次连续挤压工艺下,道次增加可以有效提升材料等效应变量到20左右,且挤压过程温升较小,挤压扭矩稳定为9×10～3N·m。通过显微组织表征发现多道次连续挤压产品的晶粒平均尺寸为7.5μm,且组织均一性较好,证明了多道次连续挤压工艺优于单次多转角连续挤压方式。（2）对室温的CuCrZr合金进行多道次连续挤压实验,发现在1-3道次连续挤压过程中基体组织不断被破碎细化,Cr相分布均匀,4道次后Cr相出现聚集粗化趋势。EBSD结果分析可知1、2道次下剪切变形组织以Brass织构和S织构为主,3、4道次挤压完成后织构逐渐向丝织构转变。几何必要位错密度随挤压道次的增加呈先增加后降低的趋势,3道次产品位错密度最高,达到7.64×1014m-2,从而促进了再结晶以及第二相的析出。经力学性能与导电率测试最终确定3道次产品组织改善效果最佳,其抗拉强度为488 MPa,延伸率为16.6%,导电率为84.4%IACS。（3）对各道次CuCrZr合金连续挤压产品进行了时效处理,发现1、2道次产品经时效后第二相析出程度显著提升,其力学性能与导电率均高于时效前状态。这说明通过时效处理后,材料析出强化明显。同时,固溶态溶质原子析出降低了对电子的散射作用,材料导电率增强。而3、4道次产品经时效后,析出程度增加的同时第二相发生粗化,使其力学性能下降,析出强化作用减弱。（4）研究了高温预处理对于CuCrZr合金连续挤压产品显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,挤压道次增加使得产品组织结构不断改善,内部织构强度逐渐减弱。几何必要位错密度在2道次连续挤压过程显著提升,此后保持稳定,4道次产品位错密度最高达到6.17×1014m-2,抗拉强度为446 MPa,延伸率为19.9%,导电率为83.8%IACS,力学强度指标相较于室温连续挤压产品有所下降,这是由于第二相平均尺寸在高温作用下粗化的结果。（5）对室温的CuNiSi合金进行多道次连续挤压后,其产品显微组织呈现明显的条纹状剪切带,剪切带处变形量较大,发生了动态再结晶、生成细小晶粒。随挤压道次增加变形剪切带宽度逐渐增加,产品再结晶程度逐渐提升,内部织构由1道次产品的<111>//Z0丝织构和部分Copper织构转变为2、3道次产品的Cube织构,最后转变为4道次的Brass织构和<101>//Z0丝织构。TEM结果分析发现,产品组织中存在两种形态的第二相粒子,一种为较大的熟化Ni2Si粒子,另一种为细小的新生第二相粒子δ1-Ni2Si。3道次连续挤压产品力学性能最佳,抗拉强度为516 MPa,延伸率为14.2%,导电率为37.1%IACS。（6）对各道次CuNiSi合金连续挤压产品进行时效处理发现,产品经时效后第二相析出程度有所增加,析出强化作用的提升使得各道次产品的力学性能与导电率均高于时效前状态,且2道次产品结合500℃、2 h时效处理后的材料综合性能最佳,抗拉强度为630 MPa,延伸率为17.3%,导电率为42.4%IACS。

关键词：多道次连续挤压 T2纯铜 CuCrZr合金 CuNiSi合金显微组织演变

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挤压态HAl61-4-3-1合金高温本构模型构建及其加工图

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材料热处理学报 2021年第3期42卷 174-184页

作者：夏洪均梁强李平李永亮重庆工商大学机械工程学院重庆400067 重庆工商大学工程训练中心重庆400067

采用Gleeble-3500热模拟实验机在变形温度为600~800℃和应变速率为0.01~10 s^(-1)时对HAl61-4-3-1铝黄铜合金进行等温热压缩实验,对实验所获得真实应力-应变曲线进行摩擦修正,并以修正后的应力应变数据构建了考虑应变补偿的Arrhenius本... 详细信息

采用Gleeble-3500热模拟实验机在变形温度为600~800℃和应变速率为0.01~10 s^(-1)时对HAl61-4-3-1铝黄铜合金进行等温热压缩实验,对实验所获得真实应力-应变曲线进行摩擦修正,并以修正后的应力应变数据构建了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型。其次,根据修正的应力应变数据构建了应变为0.3、0.6和0.9时HAl61-4-3-1合金的热加工图,并结合变形后微观组织确定了合金的失稳区和安全加工区域。结果表明:该合金在实验范围内的最佳工艺参数为:600~800℃&0.01~0.1 s^(-1),660~740℃&0.1~10 s^(-1)和740~800℃&0.1~4 s^(-1),其变形机制主要为动态再结晶和动态回复。

关键词：挤压态HAl61-4-3-1合金热压缩变形本构方程热加工图显微组织演变

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FGH4096合金等温压缩及梯度压缩的热变形行为及组织演变

FGH4096合金等温压缩及梯度压缩的热变形行为及组织演变

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作者：刘昭昭陕西科技大学

学位级别：硕士

镍基粉末冶金(PM)高温合金以其良好的热加工性、优异的热稳定性及抗疲劳性成为制造航空发动机重要部件涡轮盘的关键材料。但因涡轮盘实际工作情况复杂严峻,盘心要求高强度和良好的抗疲劳性能,盘缘则要求极佳的抗高温蠕变性与抗裂纹扩展... 详细信息

镍基粉末冶金(PM)高温合金以其良好的热加工性、优异的热稳定性及抗疲劳性成为制造航空发动机重要部件涡轮盘的关键材料。但因涡轮盘实际工作情况复杂严峻,盘心要求高强度和良好的抗疲劳性能,盘缘则要求极佳的抗高温蠕变性与抗裂纹扩展性,优化获得双性能构件的工艺方法至关重要。本文通过对镍基PM高温合金FGH4096在不同变形工艺下进行等温变形,研究工艺参数对合金热变形行为的影响以及显微组织演变的规律。采用等温梯度变形方法实现合金从边缘到中心的晶粒度呈梯度分布,充分发挥粗、细晶组织在高、低温条件下的性能优势。在此基础上,进一步研究了梯度变形合金的变形行为、显微组织的演变以及动态再结晶(DRX)行为。主要研究内容和结论如下:(1)本文以热等静压态镍基PM高温合金FGH4096为研究对象,基于等温压缩实验,建立材料的本构关系模型,考虑变形温度及应变速率对应力的影响,进一步建立了精确的动态回复(DRV)动力学模型和动态再结晶动力学模型。结果表明:在较小应变速率的条件下,根据本构模型预测的应力值与实验值吻合度较好,其平均误差为8.42%;动态回复模型所预测的变形初期应力值与实验值平均误差为4.71%;动态再结晶模型预测的塑性变形后应力值与实验值平均误差为9.56%。基于材料变形过程中DRV和DRX发生时间不同,在应变≤0.1时使用所建立的DRV模型,应变>0.1时使用DRX模型,建立复合本构模型,其平均误差为6.33%,与传统的本构模型相比精度提高了约25%。(2)研究变形温度、应变速率及变形量对FGH4096合金形变后显微组织演变及再结晶行为的影响。变形温度较低时,晶粒具有较为平直的边界、尺寸差异性明显且取向随机。随着变形温度升高,晶粒逐渐趋于等轴状,平均晶粒尺寸增大,亚晶界、低角度晶界占比减少,晶粒内部连续动态再结晶(CDRX)现象明显。应变速率较小时,晶粒形状差异性明显且晶粒尺寸较大,同时晶粒取向具有明显方向性。随着应变速率的增大,晶粒细化现象明显,晶粒呈等轴状,尺寸基本一致且取向随机,新的动态再结晶晶粒主要出现在晶界处且相对较少,不连续动态再结晶(DDRX)现象明显。高的再结晶形核率与低的晶粒生长速率均有利于获得细小的等轴晶粒。应变速率较低时,随着变形量的增大,平均晶粒尺寸减小,同时晶粒尺寸分布范围也缩小。当应变速率较大时,晶粒尺寸随变形量变化的趋势与应变速率较小时相反。随着变形量增加,晶粒发生CDRX作用逐渐增强,并且随着应变速率的增大,CDRX作用增强的速率变小。(3)研究了 FGH4096合金等温梯度热变形过程中显微组织演化以及变形量对晶粒再结晶行为的影响。由于变形程度不同,平均晶粒尺寸沿径向从中心处的14 μm增大到边缘处的17μm,再结晶体积分数从93.14%下降到76.23%。再结晶体积分数预测值与实验值之间的差异,表明动态再结晶和静态再结晶(SRX)同时发生在梯度变形样品中。当变形温度、应变速率一定,变形程度由大到小,再结晶机制由亚晶旋转的CDRX转变为晶界弓出的DDRX。

关键词：镍基PM高温合金梯度热变形变形行为动态再结晶动力学显微组织演变

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18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的高温蠕变行为研究

18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的高温蠕变行为研究

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作者：李莹莹天津大学

学位级别：硕士

奥氏体耐热钢因具有优良的高温性能和相对可接受的成本,正逐步成为超超临界发电机组关键热端部位(如锅炉、过热器与再热器管道等)的重要候选材料。通过向奥氏体耐热钢基体中引入弥散分布的纳米氧化物强化相进行氧化物弥散强化(Oxide Dis... 详细信息

奥氏体耐热钢因具有优良的高温性能和相对可接受的成本,正逐步成为超超临界发电机组关键热端部位(如锅炉、过热器与再热器管道等)的重要候选材料。通过向奥氏体耐热钢基体中引入弥散分布的纳米氧化物强化相进行氧化物弥散强化(Oxide Dispersion Strengthening,ODS),有望实现其高温强度的进一步提高。本文以Super304H奥氏体耐热钢成分为设计基础,采用机械合金化和热等静压工艺制备了18Cr8Ni基奥氏体ODS耐热钢。研究了18Cr8Ni-奥氏体ODS钢在650℃、不同应力水平下的高温蠕变变形行为与蠕变性能,采用经典蠕变模型拟合获得了18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的蠕变应力指数、最小蠕变速率、蠕变损伤容许量系数、临界蠕变应力等蠕变热力学参数。采用低应力、长蠕变寿命的中断蠕变实验研究了18Cr8Ni-奥氏体ODS钢在650℃、100 MPa高温蠕变条件下蠕变各阶段的微观组织演化过程以及蠕变断裂机制。研究结果表明,18Cr8Ni-奥氏体ODS钢在650℃下的临界蠕变应力为45.27MPa,650℃/30 MPa条件下的预期蠕变寿命为1.92×10 h,满足超超临界电站材料的服役性能要求。在650℃、100 MPa条件下的蠕变过程中,18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的平均晶粒尺寸稳定,硬度值无明显变化,基体组织稳定性较好。纳米级的富Cu析出相和YO氧化物析出相对18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的高温蠕变性能起到显著强化作用,两种析出相对位错均有较好的钉扎作用,使得18Cr8Ni-奥氏体ODS钢的几何必须位错密度在高温蠕变过程中基本保持稳定。富Cu纳米颗粒在蠕变过程中略有粗化,数量密度在蠕变稳态阶段显著减少。YO氧化物析出相在蠕变过程中尺寸无明显变化,数量密度略有降低。MC析出物在蠕变过程中数量密度降低,且明显粗化,进而促进蠕变空洞的形核与扩展,导致材料蠕变断裂失效。18Cr8Ni-奥氏体ODS钢在650℃条件下的蠕变研究结果可为奥氏体ODS钢的开发以及实现耐热钢高温强度的提高提供数据参考。

关键词： 18Cr8Ni-奥氏体ODS钢蠕变性能高温蠕变参数显微组织演变

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TC4-DT钛合金断裂韧性的组织相关性及其预测模型

TC4-DT钛合金断裂韧性的组织相关性及其预测模型

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作者：曹祖涵太原理工大学

学位级别：硕士

TC4-DT钛合金是航空航天领域中应用最为广泛的损伤容限型钛合金之一。然而,在其生产实际中,该合金的开发应用仍然面临许多问题,如缺乏工艺、组织以及性能之间关系的系统性研究;裂纹扩展行为需要详细探讨以及缺失较为高效的断裂韧性预测... 详细信息

TC4-DT钛合金是航空航天领域中应用最为广泛的损伤容限型钛合金之一。然而,在其生产实际中,该合金的开发应用仍然面临许多问题,如缺乏工艺、组织以及性能之间关系的系统性研究;裂纹扩展行为需要详细探讨以及缺失较为高效的断裂韧性预测模型。基于上述研究现状,本文以TC4-DT钛合金为研究对象,通过控制固溶处理温度与冷却速率对其进行多种热处理。首先,基于定量金相学研究了不同热处理工艺下合金的组织演变规律;其次,探索了不同组织特征对材料拉伸性能、冲击韧性以及断裂韧性的影响规律及机理;而后,借助先进表征手段揭示了不同组织特征下的裂纹扩展行为及机制;最终,尝试构建了TC4-DT钛合金的断裂韧性预测模型。本文将为TC4-DT钛合金的性能提升及进一步开发应用提供工程借鉴。本文的主要研究内容和结果如下:(1)基于不同热处理工艺制备出多种TC4-DT钛合金组织形态,探究了固溶处理温度及冷却速率对组织演变的影响。结果表明,在α+β两相区热处理时,随着固溶温度升高,等轴α的体积分数逐渐降低,等轴α的晶粒尺寸逐渐增大,片状α的厚度逐渐增加。但是随着固溶温度升高,不同冷却速率下片状α长宽比的变化趋势并不相同,水冷条件下,片状α长宽比显著降低;空冷条件下,片状α长宽比起初显著增大而后保持不变;炉冷条件下,片状α长宽比保持不变。在β单相区热处理时,随着固溶温度升高,β晶粒尺寸线性增大;随着冷却速率的增大,片状α的厚度显著降低而后保持不变,990℃和1010℃条件下的丛域尺寸逐渐降低,而1040℃空冷条件下的试样中丛域发生异常长大,这可能是由于有利取向α快速生长而不利取向α缺乏充足时间对丛域进行分割所导致的。(2)对比后发现,TC4-DT钛合金屈服强度和抗拉强度受冷却速率影响显著,而随固溶温度变化不明显。对于双态组织而言,合金伸长率受等轴α的含量影响显著。对于片层组织而言,α与α的相对大小、丛域尺寸及β晶粒尺寸均对合金塑性产生重要影响。(3)对各组织形态TC4-DT钛合金进行断裂韧性测试,发现:在对水冷试样提取条件值F和测量预制裂纹平均长度时遇到了困难,表现为力-位移曲线缺失直线段及试样不同位置处预制裂纹长度差别过大。经分析,其内部原因是钛合金本身具有较低热导率致使试样表面和芯部温度差异过大,以及试样淬火后导致材料发生马氏体相变致使材料表面发生晶格膨胀,最终使得材料表面存在残余压应力。依据现有规范提出了相应的解决方案。相较于双态组织而言,水冷和炉冷条件下,片层组织由于存在大量片状α及缺失等轴α,因此具备较高的断裂韧性,而空冷条件下,片层组织由于α较为平直,并且与α厚度极为相近,因此断裂韧性不升反降。(4)通过表征手段发现,等轴组织以及双态组织中α以及α由于尺寸较小,对裂纹的偏折作用较弱,因此裂纹可以轻易绕过或切过α相进行扩展,最终导致裂纹扩展路径较为平滑。对于片层组织而言,β晶粒内部存在有大量的长而粗α以及取向差异较大的丛域,其不仅能够通过塑性变形以及相界开裂消耗裂纹尖端的应力集中,而且能够通过偏折效应阻碍裂纹扩展,故裂纹扩展路径呈现“Z”字形。(5)研究发现,七种常见的分形维数与裂纹扩展路径曲折度以及断口粗糙度无明显相关性。因此,不能单纯地将分形维数作为裂纹扩展路径粗糙度或者曲折度的替代参数。尝试构建了多种断裂韧性预测模型,经对比发现,通过冲击韧性评估材料断裂韧性较为有效。

关键词： TC4-DT钛合金显微组织演变断裂韧性裂纹扩展机制分形维数断裂韧性预测模型

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退火温度对近α钛合金板材组织及力学性能影响

引用

特种铸造及有色合金 2025年第05期 730-736页

作者：王隽生王永胜余堃刘昆肖寒许耀平云南钛业股份有限公司昆明理工大学材料科学与工程学院

研究了退火温度对Ti-0.3Mo-0.8Ni-0.5Al-0.5Zr合金板材微观组织及力学性能的影响。结果表明，随退火温度升高，条状α相逐渐趋于等轴化并长大。在退火过程中发生了再结晶，小角度晶界（LAGBs）逐渐合并成为中角度晶界（MAGBs）和大角度... 详细信息

研究了退火温度对Ti-0.3Mo-0.8Ni-0.5Al-0.5Zr合金板材微观组织及力学性能的影响。结果表明，随退火温度升高，条状α相逐渐趋于等轴化并长大。在退火过程中发生了再结晶，小角度晶界（LAGBs）逐渐合并成为中角度晶界（MAGBs）和大角度晶界（HAGBs）。随退火温度升高，α相的晶体取向分布较为随机，抗拉强度逐渐下降，但伸长率逐渐增大；经过800℃×2 h退火处理后，合金具有最好的综合力学性能。断口形貌观察发现，断口存在撕裂棱和韧窝，且韧窝尺寸随退火温度升高而逐渐变大，属于韧性断裂。合金维氏硬度随退火温度升高先增加后减小，经较高温度退火后合金产生了软化现象。

关键词：钛合金退火处理显微组织演变力学性能

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