文档介绍：TC18 钛合金的高温变形行为与微观组织
演变研究

重庆大学硕士学位论文
(学术学位)

学生姓名:邢飞
指导教师:周杰教授
专业:材料加工工程
学科门类:工学

重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一三年四月
Study on High Temperature Deformation
Behavior and Evolution of the
Microstructure of TC18 Titanium Alloy

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
学科门
By 类名称
Xing Fei

Supervised by Prof. Zhou Jie
Specialty:Material Process Engineering

College of Material Science and Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China
April 2013
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

钛合金是目前比强度最高的材料,其中β钛合金具有比重小、比强度高、耐
热性好等优点,已广泛应用于航空、航天、航海、化工、能源等领域,成为一种
重要的结构材料。TC18 钛合金属于近β型钛合金,其构件一般通过模锻和等温锻
造经多道次加工而成,合金组织和性能对变形参数十分敏感。本文主要研究 TC18
钛合金的热塑性变形及其微观组织演变。首先利用高温热压缩试验,得到真应力-
应变曲线,通过线性回归计算得到其变参数 Arrhenius 本构模型,根据功率耗散理
论,利用动态材料模型建立并分析了 TC18 钛合金的热加工图,为其热加工工艺提
供了理论参考,利用加工硬化率计算得到该合金的动态再结晶临界应变模型,最
后结合金相观察和电子背散射衍射试验,对 TC18 钛合金的高温组织演变及软化机
制进行了研究。本文的研究基础为:采用热物理模拟机对多组 TC18 钛合金试样进
行压缩试验,温度范围为 1023K-1223K,应变速率为 s-1、 s-1、1 s-1、10s-1,
实验中采集应力-应变数据,压缩后剖分试样进行微观组织观测。研究要点如下:
①利用得到的真应力-应变曲线,分析变形温度和应变速率对 TC18 钛合金流
变应力的影响。引入应变改进传统的 Arrhenius 模型,运用多元线性回归及多项式
拟合的数学方法,建立精准描述 TC18 钛合金热塑性流变行为的本构方程。
②基于动态材料模型的加工图理论,分别绘制出应变为、、、
时 TC18 钛合金的加工图,通过加工图的分析,识别出稳定变形区域和失稳区域,
确定 TC18 钛合金高温变形时的最佳工艺参数范围。
③引入材料加工硬化率,结合曲线拐点判据确定 TC18 钛合金在各变
形条件下的动态再结晶临界应变和临界应力,并得到动态再结晶临界应变模型。
④采用金相、EBSD 的材料分析手段研究 TC18 钛合金热变形过程中的微观
组织变化与软化机制,分析 TC18 钛合金不同变形条件下的软化机制和应力-应变
曲线类型的决定因素。

关键词:TC18 钛合金,本构模型,热加工图,动态再结晶,微观组织演变

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Titanium alloy is the highest specific strength material in the world and β titanium
alloy with a small proportion of high specific strength, good heat resistance, has been
widely used in the fields of aviation, aerospace, marine, chemical, energy , which has
e an important structural titanium alloy is a near-beta titanium
alloy, and it