加工工艺对TC4-DT合金板材疲劳性能收敛性的影响

论文摘要

本文以TC4-DT合金板材为研究对象,通过光学金相组织观察、力学性能测试、扫描断口分析等方法,系统地研究了不同轧制工艺及热处理制度对组织与力学性能的影响,分析了不同组织状态与各种性能的关系,为改善TC4-DT板材各向异性提供了理论依据。研究发现,相变点以下的固溶时效热处理得到了由初生α相+β转变组织的双态组织,具有更好的综合力学性能。随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,强度增加,塑性降低;而固溶时冷却速度越快,初生α相尺寸越小,随后的时效强化效果越大。随着时效温度的升高,析出的次生α相弥散度增大,随着温度进一步升高,次生α相合并长大,合金的抗拉强度逐渐降低,屈服强度先增加后降低。随着时效时间的延长,析出的次生α相数量和尺寸增加,随着时间的进一步延长,次生α相发生球化;合金的抗拉强度增加到一定水平后保持不变。固溶时效制度选取955℃/1h, A C+550℃/8h, A C时可使TC4-DT合金获得最优的强度和塑性匹配。对两种轧制工艺下TC4-DT热轧板材四个面X射线衍射谱线的分析发现,单向轧制使板材不同方向上产生较为明显的织构,且普通的热处理制度无法很好的消除,而换向轧制可减弱了组织的各向异性。单向轧制所得到的板材在（002）、（101）和（103）面上衍射峰相对强度与标准卡片相比有显著差异,其中（002）面差异最大。经换向轧制及固溶时效热处理后得到的板材,各向异性有了明显的改善,使得材料的力学性能一致性更好。通过对板材各方向取得的高周疲劳试样进行分散性分析发现,单向轧制得到的板材各个方向上的疲劳寿命分散度较高,而通过换向轧制后,材料各向上的疲劳寿命的分散性有了极大的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 钛和钛合金简介
• 1.1.1 钛合金的分类
• 1.1.2 钛合金的相结构
• 1.2 TC4-DT 钛合金
• 1.2.1 TC4-DT 钛合金的发展
• 1.2.2 TC4-DT 合金的合金成分
• 1.2.3 TC4-DT 合金的微观组织
• 1.3 钛合金的热处理
• 1.4 钛合金板材的轧制及板材的各向异性
• 1.5 XRD 分析
• 1.6 高周疲劳
• 1.7 本文研究目的及研究内容
• 2 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 轧制工艺
• 2.2.2 热处理制度
• 2.2.3 室温拉伸试验
• 2.2.4 高周疲劳试验
• 2.2.5 金相组织观察
• 2.2.6 SEM 微观组织观察
• 2.2.7 X 射线衍射物相分析
• 3 轧制工艺及热处理制度对组织及力学性能的影响
• 3.1 终锻坯料组织
• 3.2 轧制工艺对组织及性能的影响
• 3.2.1 轧制工艺对组织的影响
• 3.2.2 轧制工艺对性能的影响
• 3.3 热处理制度对组织及性能的影响
• 3.3.1 热处理对组织的影响
• 3.3.2 拉伸性能
• 3.4 固溶时效热处理温度及时间对组织及性能的影响
• 3.4.1 不同热处理制度对显微组织的影响
• 3.4.2 不同热处理制度对力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 4 X 衍射谱线分析
• 4.1 单向轧制XRD 分析
• 4.2 换向轧制XRD 分析
• 4.3 本章小结
• 5 高周疲劳
• 5.1 疲劳性能分散度分析
• 5.2 疲劳断口分析
• 5.2.1 疲劳源
• 5.2.2 扩展区
• 5.2.3 瞬断区
• 5.3 本章小结
• 主要结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文