论文摘要
两相钛合金的力学行为与显微组织、织构的演变主要取决于热加工工艺过程,而这三者又同时决定材料的使用性能。TC11钛合金（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）是一种重要的航空和宇航材料,属于两相组织α+β热强钛合金,本文以TC11钛合金为对象,通过热处理和热压缩等试验研究了α+β型钛合金的力学行为、微观组织和织构演变规律和机理。这对α+β型钛合金热加工过程中组织与织构的控制和工艺参数的优化,以及工件的精确成形具有重要的理论意义和实用价值。通过对网篮组织初始坯料进行不同温度保温30min/炉冷退火,进行了显微组织、宏微观织构的分析,以及再结晶评价。结果表明:TC11钛合金来料态网篮组织经1040℃退火后,形成典型的魏氏组织,组织中每个集束的α相只有一种取向,而β相有两种取向,且晶界α相与相邻的其中一个集束取向一致;经过990℃和940℃的退火处理后,均形成α相的等轴组织,退火过程中发生了静态再结晶,990℃退火组织较940℃退火组织更粗大;三个退火样品的织构形貌较退火前没有变化,但是织构强度有所提高。对β退火态的魏氏组织进行了不同变形参数的热压缩实验。压缩温度为850℃、950℃和1050℃,应变速率为0.001s-1、0.1s-1和10s-1,变形程度为30%、50%和70%,并进行了部分条件不同方向的压缩,实验在Gleeble-1500热模拟机上进行。评价了合金的力学行为,并结合真应力-真应变曲线,分析了不同条件变形组织与织构演变规律。结果表明:在相同的温度下变形,随着应变速率的增大,应力增大,合金为正的应变速率敏感材料;在相同应变速率下,随着变形温度的升高,应力呈减小趋势;850℃（α+β两相共存区）变形时魏氏组织存在显著的各向异性,而在1050℃（β单相区）变形时,各向异性较弱。在850℃热压缩时,应力应变曲线有明显的峰值应力,应力软化明显,且最后达到稳态应力;随着变形量和应变速率的不同,组织演变呈现一定的规律性,且α相的等轴化是动态再结晶和片层破碎共同作用的结果;变形组织中α相均有明显的（1 1 20）面织构,随着变形程度的不同,强度发生变化。在950℃变形时,应力应变曲线表现为开始加工硬化,而后产生微弱的软化;组织特征在低和高应变速率差异很大,但是均表现出明显的相变和再结晶,部分组织特征与1050℃变形组织相似。1050℃变形时,应力达到最大值后直接进入稳态流变阶段,加工硬化和动态回复及再结晶软化达到平衡;再结晶晶粒的产生主要有两种方式:（1）晶界析出项链状的再结晶晶粒;（2）晶界处呈波浪状和锯齿状,并逐渐形成晶界不完整的再结晶晶粒。通过对850℃-0.1s-1-50%热压缩后的样品分别在700℃和900℃进行不同保温时间水淬,对变形组织热处理后的静态再结晶情况进行了分析。结果表明:在700℃和900℃保温过程中,有静态再结晶的发生,且随着时间的延长,再结晶更充分;900℃淬火后α相的晶粒较700℃有所长大,但是随着保温时间的延长,无明显的继续长大。