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摘 要

Ti-6Al-4V合金被广泛的运用于海洋工程，生物医疗等领域。因此其耐腐蚀性能的提高，在钛合金的研究中至关重要。由于合金成分的限制，Ti-6Al-4V合金难以保持拥有其他优良性能的同时保持着优秀的耐腐蚀性能。因此对Ti-6Al-4V合金进行微合金化，添加少量的Fe元素，以期提高其耐腐蚀性能。

本课题通过向从Ti-6Al-4V合金中分别掺入0，0.3，0.5，0.7，0.9wt.%的Fe，通过微观组织观察与统计，动电位极化测试等手段研究了Fe含量对合金组织及耐腐蚀性能的影响。结果如下：铸态Ti-6Al-4V-xFe合金的显微组织均为典型的维氏组织。Fe的添加能够显著细化合金的等轴β晶粒和片层α晶粒，片层α晶粒的形状由长细状向短粗状转变，同时相同晶体学变体的片层α晶粒具有束域特征。随着Fe含量增加，合金的束域尺寸逐渐减小，束域比列因子从0Fe时的17.97变为0.9Fe的7.53。束域大小、片层α晶粒的纵横比均与等轴β晶粒的尺寸呈线性关系。对合金耐耐腐性能的研究发现，Fe微合金化后Ti-6Al-4V-xFe合金的腐蚀电流密度均低于普通铸态Ti-6Al-4V合金，Fe的加入改善了合金的耐腐蚀性能，0.7Fe时合金具有最低的腐蚀电流密度。

关键字：Ti6Al4V Fe 显微组织 耐腐蚀性能

Fracture Toughness of Fe Microalloyed TC4

ABSTRACT

Ti-6Al-4V alloy is widely used in marine engineering, biomedical and other fields. Therefore, the improvement of its corrosion resistance is very important in the research of titanium alloys. Due to the limitation of alloy composition, Ti-6Al-4V alloy is difficult to maintain other excellent properties while maintaining excellent corrosion resistance. Therefore, the Ti-6Al-4V alloy is micro-alloyed and a small amount of Fe is added to improve its corrosion resistance.

This subject studied the Fe content on the alloy by means of doping 0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9wt.% Fe from Ti-6Al-4V alloy through microstructure observation and statistics, dynamic potential polarization test, etc. Effect of organization and corrosion resistance. The results are as follows: The microstructure of the as-cast Ti-6Al-4V-xFe alloy is a typical Vickers structure. The addition of Fe can significantly refine the equiaxed β grains of the alloy and the lamellar α grains. The shape of the lamellar α grains changes from slender to short thick, while the lamellar α grains of the same crystallographic variant With cluster characteristics. As the Fe content increases, the cluster size of the alloy gradually decreases, and the cluster ratio factor changes from 17.97 at 0Fe to 7.53 at 0.9Fe. The size of the bundle and the aspect ratio of the α grains of the lamellae have a linear relationship with the size of the equiaxed β grains. The study on the corrosion resistance of the alloy found that the corrosion current density of the Ti-6Al-4V-xFe alloy after Fe microalloying is lower than that of the ordinary as-cast Ti-6Al-4V alloy. The addition of Fe improves the corrosion resistance of the alloy at 0.7Fe, the alloy has the lowest corrosion current density.

Keywords: Ti6Al4V Fe microstructure corrosion resistance

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 钛合金基本性质 1

1.2 钛的合金化元素 1

1.3 钛合金的种类 2

1.4 TC4合金概述 3

1.4.1 TC4合金 3

1.4.2 TC4 典型组织类型 3

1.5 Fe对钛合金的的影响 4

1.6耐腐蚀性能 5

1.7本文研究目的和内容 6

第二章 实验材料与方法 7

2.1 实验仪器 7

2.2实验方案 7

2.3实验方法 7

2.3.1合金制备 7

2.3.2微观组织观察 8

2.3.3耐腐蚀性能测试 8

第三章Fe微合金化对铸态Ti-6Al-4V合金组织和耐腐蚀性的影响 10

3.1 Fe含量对铸态Ti-6Al-4V合金组织的影响 10

3.1.1 Fe含量对铸态Ti-6Al-4V合金宏观组织的影响 10

3.1.2 Fe含量对铸态Ti-6Al-4V合金显微组织的影响 11

3.2. Fe含量对铸态Ti-6Al-4V合金耐腐蚀性能的影响 14

第四章 结论与展望 18

4.1实验结论 18

4.2展望 18

参考文献 18

致 谢 21

第一章 绪论

1.1 钛合金基本性质

钛合金目前在众多的工业领域有着广泛的应用，其优良的合金性质，如密度小，耐腐蚀，抗高温等性质在近15年来人们大量应用于航空航天，民用军工等各个领域。钛作为“第三金属”之一，它的应用范围已成为一个国家的经济发展水平以及国力强盛的标志之一^[1]。据统计，美国目前是钛合金研发和使用强国，其研发的钛合金产品，绝大占比应用于航空航天领域，小部分应用于海洋工程。相比而言，我国目前的钛合金发展技术缓慢，产品生产量不足，因此，让我国钛合金进入高速发展轨道，快速提高其综合性能，是中国钛合金研究者的使命担当。

1.2 钛的合金化元素

工业纯钛具有中等强度，良好的塑性及韧性及耐腐蚀性能，但由于纯钛的现有性能并不能完全满足在某些特定领域的应用。研究者们通过合金化，在纯钛中添加各种合金元素，来控制合金的显微组织和改善各项性能，进而满足各类工程上的要求。

合金元素有3类：α稳定元素、β稳定元素和中性元素，合金元素的种类取决于其如何影响钛的α/β转变温度，纯钛的α/β转变温度为882.0℃。

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