置氢Ti2AlNb基合金板材热成形性能研究

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Ti2AlNb基合金具有优异的高温力学性能，是新型的高温结构材料。但是其优异的高温及室温力学性能增加了合金的成形难度，严重制约了合金的应用。钛合金氢致增塑作为一种新型的钛合金加工技术可以有效地降低钛合金的变形抗力，增加合金的延伸率，同时降低模具选材难度及模具成本，增加模具使用寿命，是一种有望解决Ti2AlNb基合金成形加工困难的方法。
　　本文采用固态充氢法制备了0.1％~0.4%（wt.%）氢含量的Ti2AlNb基合金，研究不同氢含量合金在870℃~990℃，0.0025/s~0.25/s区间内的拉伸力学性能，当含氢量在0.2%（wt.%）时Ti2AlNb基合金变形抗力降低最多，平均在25%~30%左右，延伸率提高50%~100%左右。在870℃~990℃范围内置氢后合金的热变形激活能从468.8kJ/mol下降到407.6kJ/mol。
　　分析合金置氢后塑性变形能力提升的原因如下：（1）氢致相变，H作为β相稳定元素，使得Ti2AlNb基合金的α2+B2+O→α2+B2相变点从1020℃降到930℃，塑性相B2增多强韧相O减少；（2）相形态变化，置氢0.2%硬脆相α2相从颗粒状转变为长条状，均布在新生B2相晶粒晶界处，增加了合金强韧性，使得合金不至于局部过软产生颈缩断裂，提高了延伸率；（3）置氢0.2%后变形机制从晶粒畸变为主转变为以晶界滑动及动态再结晶为主的超塑性机制；（4）变形时合金内部位错呈现有规律的带状开动，大大减小了合金的位错堆积、钉扎强化作用，温度越高合金位错规律性排列性越强；（5）氢致弱键作用，置氢后弹性模量大幅降低，氢降低了Ti2AlNb基合金内部原子间的结合力。
　　本文同时还研究了置氢0.2%的Ti2AlNb基合金圆筒拉深性能，在自行设计基于万能电子实验机的可变拉深系数模具上进行圆筒拉深实验。（1）960℃，0.025/s条件下：拉深系数0.56时置氢0.2%后 Ti2AlNb基合金起皱消失，壁厚变均匀，成形质量优异，载荷5.9kN，比0H Ti2AlNb基合金下降约25%；拉深系数为0.33时破裂极限时的拉深位移7.22mm，提高约20%，拉深载荷6.0KN，下降12%。（2）960℃，0.0025/s条件下：拉深系数0.56时置氢0.2%后Ti2AlNb基合金载荷2.8kN，下降约40%；拉深系数为0.33时破裂极限时的拉深位移7.9mm，提高约30%，拉深载荷2.6KN，下降50%。

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作者
邵斌;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名宗影影;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类压力加工工艺;
关键词
钛铝铌基合金板材; 热成形工艺; 氢含量; 拉深性能;

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