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摘 要

钛合金具有比强度较高、耐腐蚀、综合力学性能较好的特点。目前钛合金运用最广泛的是化工领域。目前限制钛合金使用的主要原因在于成本太高这一问题，经济上面许多企业机构难以权衡。因此本文以课题组创新研制的低成本高强高韧β钛合金(Ti-35421)为研究对象，分析变形参数对其组织和流变行为影响的研究。

本实验采用Gleeble热模拟系统。通过这一系统，我们能够模拟合金锻后式样在高温压缩热的流变行为。

应力和应变的相关曲线让我们能够看出，在变形温度升高的时候，我们发现应变速率会下降。这一现象表明钛合金属于正敏感材料。

合金在变形初期表现出明显的加工硬化大特点。加工硬化和流变软化这些特性会在应力达到某些峰值时出现一种动态的平衡状态。流变应力也逐步变得稳定。

组织观察结果表明：随着变形速率的进一步增加，组织的α相逐步减少，并且渐渐开始析出，析出呈条状。对于少量还未完全垂直与压缩轴向的晶界，它们也存在着局部变形。

随着动态再结晶晶粒增多。动态回复与再结晶的特征都广泛存在与组织之中。由于变形速率的逐步增多，晶界趋于平整，再结晶的晶粒慢慢消失，流变软化作用不再明显。

关键词：钛合金 加工参数 组织演变 流变行为

Abstract

Titanium alloy has the characteristics of high specific strength, corrosion resistance and comprehensive mechanical properties. Titanium is currently the most widely used chemical field. The current reason for limiting the use of titanium alloy is the high cost of this problem, many economic institutions above the economic hard to balance. Therefore, the low cost and high strength and high toughness β titanium alloy (Ti-35421) developed by the research group is studied in this paper. The influence of deformation parameters on the microstructure and rheological behavior of Ti-35421 is studied.

This experiment uses Gleeble thermal simulation system. Through this system, we can simulate the rheological behavior of the alloy forging after hot extrusion at high temperature. The results of stress - strain curve show that the deformation temperature increases with the deformation temperature. The strain rate decreases. The flow stress of the alloy is reduced. Alloys are positive strain sensitive materials.

The alloy exhibits significant work hardening at the beginning of the deformation. When the stress reaches a certain peak, the work hardening and rheological softening are gradually balanced. Flow stress also gradually become stable.

The results of tissue observation show that with the further increase of the deformation rate, the α phase of the microstructure gradually decreases, and gradually precipitates and precipitates in strip shape. For a small number of grain boundaries that have not yet been completely perpendicular to the axial compression, they also have localized deformations.

With the dynamic recrystallization grains increased. The characteristics of dynamic recovery and recrystallization are widespread and organized. As the deformation rate gradually improved, the grain boundary tends to be flat, the recrystallized grains slowly disappear, the rheological softening effect is no longer obvious.

Key Words: Titanium alloy processing parameters organization evolution rheological behavior

目录

摘 要 I

Abstract i

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 钛元素简介 1

1.3 钛合金分类 2

1.4 高强高韧钛合金的应用 2

1.5 高强高韧钛合金存在的问题以及未来发展趋势 3

1.6 钛合金热变形流变行为研究 4

第二章 实验材料和方法 5

2.1 实验方案 5

2.2 实验材料 5

2.1.1 合金原料的制备 5

2.1.2 合金的锻造 6

2.2 合金相变点的测定 7

2.2.1 DSC差热分析法 8

2.2.2 金相分析法 8

2.3 Gleeble热模拟实验 9

2.3.1 实验设备及原理 9

2.3.2 实验样品制备 11

2.3.3 热压缩实验方案 12

2.4 显微组织分析 12

2.4.1 金相组织分析 12

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 前言 13

3.2 合金热变形行为 13

3.2.1 热压缩实验的工艺流程 13

3.2.2 合金的真应力-真应变曲线 14

3.2.3 合金的原始组织 16

3.3 变形温度对合金显微组织的影响 17

3.3.1 两相区变形温度的影响 17

3.3.2 单相区变形温度的影响 18

3.4 应变速率对合金显微组织的影响 19

3.4.1 两相区应变速率的影响 20

3.4.2 单相区应变速率的影响 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致 谢 25

第一章 绪论

1.1 引言

在航天航空技术日新月异，国家发展速度稳步提高的今天，钛合金的发展也是每日剧增，更多的科学家重视钛合金的发展。钛合金与我们的生活息息相关，许多工业化生产研发离不开钛合金的使用以及新型钛合金材料的开发。它们通常需要材料具有高强高韧性、在高温下还能保持很好的力学性能的特点。而这些明显是钛合金所充分具备的。不过于此同时，在钛合金具有优秀性能的同时，它也存在着成本较高的问题。

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