超低温铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金的组织与性能研究

论文摘要

随着我国载人航天、探月工程的实施,对超低温铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金铸件的需求越来越多,但是我国对该合金的研究与应用方面缺乏数据积累与理论研究。为此本文研究超低温铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金的组织与性能,并重点研究了普通退火、真空除氢退火、固溶热处理对超低温铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金的组织与性能影响,—196℃（液氮温度）下冲击、—253℃（液氢温度）下拉伸对该合金组织与性能的影响以及该合金20℃和—253℃变形机理,为该合金超低温性能的进一步研究提供组织和性能基础,为进一步的工程应用提供理论依据。研究表明,铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金在700℃～850℃退火,炉冷时抗拉强度、屈服强度随温度的升高逐渐增加。对该合金焊接组织进行真空除氢退火发现,力学性能有所改善。铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金的α→β相的转变温度约为1020℃。固溶热处理工艺对该合金的组织与性能有较大的影响。在1020℃保温1小时炉冷,该合金组织为片状锯齿,相组成为α相。综合力学性能最优,Rm=813MPa,Rp0.2=768MPa,A=11.3%,Z=22%,E=123GPa。对该合金进行—196℃（液氮温度）下冲击和20℃下冲击,发现低温冲击断口截面组织中出现少量孪晶,而常温冲击断口截面组织中没有出现孪晶,并且低温下的冲击功明显低于室温的冲击功。该合金分别进行—253℃（液氢温度）下拉伸和20℃下拉伸发现,—253℃（液氢温度）拉伸应力应变曲线中出现锯齿状波动现像,在拉伸断口截面组织中发现孪晶和滑移线,而常温拉伸应力应变曲线中没有出现锯齿状波动现象,拉伸断口截面组织中没有发现孪晶。—253℃（液氢温度）下拉伸试棒的强度大幅度提高,塑性基本不变。该合金—253℃（液氢温度）下的变形机制为孪生和滑移共同作用,20℃的变形机制为滑移作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 符号清单
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 Ti-5Al-2.5Sn合金简介
• 1.3 低温钛合金的研究现状及应用
• 1.4 钛及钛合金
• 1.4.1 晶体结构
• 1.4.2 α钛合金的变形机制
• 1.4.3 α钛合金中滑移和孪生的相互作用
• 1.4.4 钛合金的热处理
• 1.4.5 钛合金的焊接
• 1.4.6 钛合金的合金元素分类
• 1.4.7 钛合金的分类及应用
• 1.4.8 钛及其合金的典型显微组织
• 1.4.9 钛及其合金的组织分析方法
• 1.5 本课题意义及研究目的、内容
• 第二章 试验材料及分析方法
• 2.1 试验材料的制备
• 2.1.1 试验材料的化学成分
• 2.1.2 试验材料的型壳制备和熔炼
• 2.1.3 试验材料的热处理
• 2.2 试验材料的分析
• 2.2.1 试验材料的化学成分分析
• 2.2.2 试验材料的显微组织及断口分析
• 2.2.3 试验材料的相组成及相变分析
• 2.2.4 试验材料的力学性能分析
• 第三章 退火处理对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 热等静压处理对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 3.2.1 热等静压处理对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织的影响
• 3.2.2 热等静压处理对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金性能的影响
• 3.3 普通退火温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 3.3.1 普通退火温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织的影响
• 3.3.2 普通退火温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金性能的影响
• 3.4 普通退火冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI组织与性能的影响
• 3.4.1 普通退火冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织的影响
• 3.4.2 普通退火冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金性能的影响
• 3.5 真空退火对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金焊接组织与性能的影响
• 3.5.1 真空退火对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金焊接组织的影响
• 3.5.2 真空退火对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金焊接性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 固溶处理对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金相变分析
• 4.3 固溶温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 4.3.1 固溶温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织的影响
• 4.3.2 固溶温度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金性能的影响
• 4.4 固溶冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 4.4.1 固溶冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织的影响
• 4.4.2 固溶冷却速度对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金组织与性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验方法
• 5.3 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金冲击性能与断口截面组织的影响
• 5.3.1 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金冲击断口截面组织的影响
• 5.3.2 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金冲击性能的影响
• 5.4 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI拉伸性能与断口截面组织的影响
• 5.4.1 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELI合金拉伸断口截面组织的影响
• 5.4.2 超低温对铸造Ti-5Al-2.5SnELl合金拉伸性能的影响
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢