【摘 要】
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随着航空航天事业的飞速发展,作为重要的航空结构材料,钛合金需要有良好的强度、塑性、断裂韧性的匹配。Ti62A 钛合金是一种新型Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Cr-V-Si-Fe钛合金,该合金具有优异的强度韧性匹配,已在航空、海洋工程领域获得重要应用。本文针对一种新型损伤容限α+β两相钛合金Ti-5.92Al-3Mo-1.45Cr-2.25Sn-2.15Zr-1 V-0.17Fe-0.08Si(wt
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随着航空航天事业的飞速发展,作为重要的航空结构材料,钛合金需要有良好的强度、塑性、断裂韧性的匹配。Ti62A 钛合金是一种新型Ti-Al-Mo-Sn-Zr-Cr-V-Si-Fe钛合金,该合金具有优异的强度韧性匹配,已在航空、海洋工程领域获得重要应用。本文针对一种新型损伤容限α+β两相钛合金Ti-5.92Al-3Mo-1.45Cr-2.25Sn-2.15Zr-1 V-0.17Fe-0.08Si(wt.%),研究了该合金在不同的热处理条件下显微组织演变及析出相的析出行为,并就显微组织对材料的室温力学性能的影响进行了研究。同时开展末端淬火实验,研究了连续冷却速率梯度下合金的相组成及力学特征。首先,将试样在两相区热处理后采取三种不同的冷却方式(空冷、油淬和水淬),而后进行了不同温度的时效热处理。实验结果表明:固溶后随着冷却速率的增大,固溶油淬和固溶水淬的合金中产生了α"淬火马氏体,α"在随后的时效过程中分解为细小的次生α片层。随着时效温度的升高,合金中的次生α片层的尺寸逐渐粗化,SEM和XDR表明次生α相体积分数变化较小。当时效温度超过860℃时,β基体中会再次析出细小的次生α相。通过拉伸性能和断裂韧性测试,同时结合显微组织演变的规律,研究了显微组织对力学性能的影响。分析结果表明,随着时效温度的升高,由于次生α相尺寸的变化使得固溶处理后三种不同冷却方式的试样的拉伸强度都呈现先下降后上升的趋势。在较低温度时效时,水淬及油淬后合金的拉伸强度高于空冷条件,这是由于低温时效后水淬及油淬后的次生α片层尺寸比空冷条件下的小。在低温时效后,空冷后试样的断裂韧性KIC均大于水淬和油淬后试样的断裂韧性。三种冷却速率条件下试样的断裂韧性KIC受到次生α片层以及初生α晶粒中的Ti3Al(α2)粒子的综合影响,其中次生α片层的粗化能够提高韧性,而α2粒子在提高材料强度的同时能够显著降低其韧性。随着时效温度的升高,空冷条件下合金的KIC呈现"V"形变化趋势。油淬和水淬条件下次生α相尺寸对合金的力学性能的影响显著,随着时效温度升高材料的韧性增大。将合金在单相区热处理后采用末端水淬的方式冷却,并进行了不同温度的时效热处理。通过SEM和XRD对合金显微组织及相组成进行表征,采用硬度测试来对力学性能进行分析。实验结果表明:在水淬端的组织为α"相,随着与淬火端的距离的增加,冷却速率下降,α"含量降低直至不再产生,α片层不断析出长大。末端淬火试样的中心轴线的硬度随着与淬火端距离的增加,先升高后降低。不同温度时效后样品沿中心轴线的硬度都呈现先上升在下降的趋势。随着时效温度的升高,末端淬火试样中心轴线上相同位置的硬度不断降低
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