一种高温钛合金的等温压缩热变形行为及其组织演变规律研究-材料学专业论文.docx

摘要TA12 钛合金是中科院金属研究所对初期 Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nb 合金进行改善创新的近α型合金，它拥有杰出的热稳定性，可在高达 550℃的环 境下使用，主要用于制造航空发动机压气机盘、叶片等。本文使用 Gleeble-3800 型热/力试验机对 TA12 钛合金进行高温单道次热压缩 实验，探索了 TA12 钛合金在应变温度 870~1030℃、应变速率 0.01~10s-1 和工程 应变 70%条件下的热变形行为。利用双曲正弦函数关系建立了 TA12 钛合金的流 变应力本构方程，采用动态材料模型加工图开展了 TA12 合金热变形过程中组织 演变机制的研究。并探索了不同热处理制度对合金室温力学性能及其微观组织的 影响。得到以下结论：(1) 选用计算法、热膨胀法以及连续升温金相法对本批次 TA12 钛合金的相 变温度进行了探索，获得本批次 TA12 钛合金的不同相转变温度约为 1005℃。(2) 剖 析 了 热 加 工 过 程 中 变 形 温 度 以 及 应 变 速 率 等 变 形 参 数 对Ti-5.4Al-3.7Sn-3.0Zr-0.7Mo-0.45Nb-0.29Si-0.4Ta 钛合金高温变形流变应力的影 响，同时研究了随热变形参数转变，合金微观组织的演变规律，结果显示：高温 变形过程流变应力随变形速度的提高、应变温度的降低而增大；变形温度对合金 的影响体现为α相形态和数量的转变，应变速率对变形的影响作用在时间上。(3) 利用双曲正弦函数关系形式构建，同时通过线性回归处理，得到 TA12钛合金的流变应力本构方程和用 Z 参数表示的流变应力本构方程：?????e38.916[sinh(0.00844?)]3.43477 exp(?324096 / RT )???1ln{( Z )1 / 3 .52531??[( Z ) 2 / 3 .52531??1]1 / 2 }0.00844e 38 .916e 38 .916(4) 建立了基于动态材料模型（DDM）建立了TA12钛合金的加工图，据此 得到本批次TA12钛合金最优热加工区域为：910~970℃，0.01~0.3 s-1。(5) 研究了固溶温度时效对TA12钛合金的影响，研究成果显示：在实验参数 温度范围内，随着固溶处理温度的升高，合金抗拉强度提高，其延伸率降低。 关键词：TA12 钛合金；热变形；加工图；热处理IStudy on Hot Deformation Behavior and Microstructure Evolution about a kind High Temperature titanium alloyAbstractTA12 titanium alloy is a nearly alpha type alloy improved base on the alloy of Ti-5.5Al-4Sn-2Zr-1Mo-0.25Si-1Nb in the early days in institute of Chinese academy of sciences, it can be used under the environment of up temperature to 550 ℃ because of its excellent thermal stability, and it is widely applied in the manufacture of aircraft engine compressor disk, blade, etc.The paper uses the Gleeble-3800 thermal/mechanical testing machine with high temperature single-pass hot compression experiment on TA12 titanium alloy, explored the hot deformation behavior of TA12 titanium alloy under the condition that the strain temperature at 870 ~ 1030 ℃, the strain rate is 0.01 ~ 10 s - 1 and 70% of engineering strain. The flow stress constitutive equation of TA12 titanium alloy was established based on the hyperbolic sine function relationship and the mechanis