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【6h】

步进轧制Ti-6Al-4V合金棒材显微组织细化研究

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目录

文摘

英文文摘

本文的主要创新点与贡献

第1章绪论

1.1选题背景及研究的目的、意义

1.2国内外研究进展

1.2.1热氢处理(THT-Thermohydrogen Treatment)

1.2.2循环热处理(CHT-Cycling heat treatment)

1.2.3形变热处理(THERMOMECHANICAL TREATMENT)

1.2.4大塑性变形(SPD-Severe Plastic Deformation)

1.3 TC4合金简介

1.4存在的不足和有待深入研究的问题

1.5本文主要研究内容和实验方案

第2章步进轧制

2.1钛合金棒材的生产方法

2.2步进轧制简介

2.3步进轧机的结构及工作原理

2.4步进轧制的特点

2.5棒材加工技术的发展趋势

2.5.1柔性轧制技术

2.5.2形棒材一体化节能型轧机

2.5.3具有特定作用的棒材轧机

2.6本章小结

第3章步进轧制细化TC4合金棒材组织的微观机理

3.1引言

3.2试验材料和方法

3.3实验结果和讨论

3.3.1步进轧制对棒材组织的细化效果

3.3.2步进轧制组织细化的过程及其微观机理

3.4本章小结

第4章步进轧制棒材的室温拉伸和冲击性能

4.1引言

4.2试验材料和方法

4.3试验结果和讨论

4.3.1热处理对步进轧制棒材组织的影响

4.3.2步进轧制棒材的室温拉伸和冲击性能

4.3.3步进轧制棒材的拉伸断口形貌观察

4.3.4步进轧制棒材的冲击断口形貌观察

4.4本章小节

第5章步进轧制棒材的组织的热稳定性

5.1引言

5.2实验材料和方法

5.3实验结果和讨论

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

西北工业大学学位论文知识产权声明书及原创性声明

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摘要

本文利用步进轧机,通过三向压缩大变形方式对TC4钛合金棒材进行热轧加工(一道次由φ40mm变形至φ20mm,变形量为75﹪),研究了等轴晶粒在上述条件下棒材组织的细化过程和细化机理,并测试了细化后棒材的拉伸性能、冲击性能和400℃/100小时热暴露后组织的稳定性。以上试验参数均是结合工程实际进行的,研究结果为TC4合金细晶棒材的研制提供实践依据。 细化效果研究表明,棒材轧制后显微组织得到显著的细化。棒材芯部晶粒尺寸由轧前的5μm×20μm变为轧制后的3μm×10μ,棒材边部的晶粒尺寸由轧前的8μm变为轧后的2μm×6μm。同时发现单道次大变形的加工方式(步进轧制)比小变形量多道次(精锻、两辊轧制)加工的棒材组织更细小、更均匀。 通过光学金相观察发现棒材的晶粒延轧向被拉长,晶粒径向尺寸减小;横向上观察晶粒由等轴逐渐被压缩变形,晶界得到破碎形成新的晶界,晶界总量增加,组织得到了细化。透射电镜观察发现,在三向压缩大变形的过程中,晶粒内部的位错增加,逐渐相互交割、纠缠形成胞状组织(具有几何晶界),胞状组织在变形的影响下或转动或崩塌转变成亚晶粒(具有独立的滑移系),进一步增加变形量亚晶会转变成具有小角度晶界或大角度晶界的新晶粒,这样单位体积内亚晶界和晶界总量增加,组织得到细化。步进轧制细晶TC4合金棒材与精锻轧制棒材相比,塑性和冲击韧性显著提高。断口观察表明,拉伸和冲击断口表面平坦,塑坑浅,为典型的韧性断裂。 本文还研究了细晶棒材经过400℃/100热暴露后热稳定性。研究表明,这种组织的稳定不是由于晶界能的作用,而主要是由于该合金添加的Al、V溶质原子的作用,使得晶界迁移的约束力大于驱动力,从而提高了组织的热稳定性。

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