文档介绍：烟台大学
硕士学位论文
600°C高温钛合金的热变形行为及组织演变
姓名:刘高峰
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:张尚洲;高原
2011-06
烟台大学硕士学位论文
摘要
本文以含碳量为 %和 (wt%)Ti---2Zr-1Mo-- 合金
的双态和魏氏组织为研究对象,研究了合金流变行为、热加工图、变形微观组织
演变规律以及碳对变形机制的影响:
合金流变应力随着温度降低和应变速率升高而增大。含 %C 和 %C 合
金在α+β相区变形,流变应力达到峰值后发生持续软化行为,归因于变形过程中
产生的加工硬化不足以抵消动态回复或动态再结晶的作用;β相区变形,加工硬化
引起的位错塞积与热激活引起的位错滑移达到平衡,流变应力达到峰值后进入稳
定状态。获得了合金在α+β和β相区变形的 Jonas 型双曲正弦本构方程。利用 Prasad
准则建立了含 %C 和 %C 合金的热加工图。合金在α+β相区变形的功率耗
散因子η峰值为 ~,对应于α片层球化及α动态再结晶区域。在β相区变形,
含 %C 合金的η峰值为 ~,处在温度 1060oC 和应变速率 -1,β相发
生动态再结晶;含 %C 合金η最大值为 ~。含 %C 和 %C 合金在
α+β相区高应变速率下产生绝热剪切带及在β相区出现不均匀β组织导致合金发生
流变失稳。
双态组织或魏氏组织在α+β相区变形,含 %C 和 %C 合金发生α动态
再结晶,归功于α相的再结晶速率大于β相。魏氏组织在α+β相区变形,碳化物发
生溶解,碳原子主要固溶于球状α相中,降低了 Al 在球状α相的溶解度,增强了
Al 在β相中的偏析,导致含 %C 合金晶内和晶间α片层的球化程度高于含
%C 合金。含 %C 合金在β相区变形,应变速率小于 -1 时β晶粒发生完
全再结晶,晶粒粗大;应变速率大于 1s-1 时部分β相发生动态再结晶,形成扁平粗
大的β晶粒和细小β动态再结晶的混合组织。含 %C 合金不论在低应变速率还
是在高应变速率,均形成扁平粗大的β晶粒组织,没有β动态再结晶发生,这是
由于变形过程碳化物的析出钉扎β晶界所导致的缘故。
由于在α+β相区变形碳的固溶强化作用以及β相区变形时碳化物的析出阻碍β
晶界迁移和β动态再结晶,导致含 %C 合金在α+β或β相区的变形激活能高于
含 %C 合金。
关键词:近α钛合金;热变形;热加工图,显微组织;本构方程
I
烟台大学硕士学位论文
Abstract
The deformation behavior, hot workability maps, microstructural evolution and effect
of carbon on deformation mechanism of near-α titanium alloys
(Ti---2Zr-1Mo--) containing carbon of % or % with
bimodal and Widmanstätten starting microstructures have been investigated by using
pressive test in strain rates of ~10s-1 at 920~1220oC.
The experimental results showed that flow stress decreased with the increase of
deformation temperature and decrease of strain rate. The pressive true
stress-strain curves in the α+β region exhibited a peak stress and subsequent flow
softening. Both alloys showed globularization process of transformed β structure and
recrystallization of globular α phase, the globularization process being more remarkable