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题目:xxx学号:学生:指导教师:本科毕业论文答辩目录1、绪论2、模拟条件及参数3、模拟结果与分析4、应变速率对微观组织的影响5、结论致谢1、绪论1.1引言钛是同素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,α+β合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。α钛合金是α相固溶体组成的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,均是α相,组织稳定,耐磨性高于纯钛,抗氧化能力强。在500℃~600℃的温度下,仍保持其强度和抗蠕变性能,但不能进行热处理强化,室温强度不高。β钛合金是β相固溶体组成的单相合金,未热处理即具有较高的强度,淬火、时效后合金得到进一步强化,室温强度可达1372~1666MPa;但热稳定性较差,不宜在高温下使用。α+β钛合金是双相合金,具有良好的综合性能,组织稳定性好,有良好的韧性、塑性和高温变形性能,能较好地进行热压力加工,能进行淬火、时效使合金强化。1.2TC4钛合金简介TC4钛合金是一种(α+β)型钛合金,即两相钛合金,TC4合金中铝是α稳定元素。加入的铝主要存在于α钛中,形成α固溶体,而少量溶于β钛形成β固溶体。α和β是TC4合金中的两个基本组成物。α相具有密排六方晶格,β相是体心立方晶格。铝含量大于7%时,由于合金中出现脆性化合物,而使合金的力学性学性能显著下降,故钛合金中的铝含量一般不大于7%。钒是钛的β同晶元素,在β钛中能无限固溶,而在α钛中也有一定的溶解度。TC4合金的三种典型非淬火组织:魏氏组织、等轴组织、双态组织。魏氏组织就是原始β晶粒边界清晰完整,晶界α非常明显,晶内α相呈粗片状规则排列,当合金的加热和变形都在β相区进行时形成这种组织。网篮组织就是原始β晶粒边界不同程度地被打碎,晶内α已经不明显,晶内片状α变短变粗,在原始β晶粒的轮廓内呈网篮状编织的片状结构。合金在β相区加热或开始变形,在α+β相区的变形量不够大时形成这种组织。双态组织就是在转变β组织的基体上,分布着一定数量的初生α相,含量不超过50%,转变β组织就是次生α和保留的β相,显微镜下发暗,初生α相呈发亮的颗粒,当合金在α+β相区的上部加热和变形时形成。等轴组织就是均匀分布的,含量超过50%的初生α基体上,存在一定的转变β组织,当合金在低于相变点30-50℃时,形成这种组织。1.3本课题研究的主要内容(1)在Gleeble-1500热模拟机上对TC4钛合金在不同应变过程中的动态再结晶行为进行模拟与预测。绘制在不同应变速率条件下的真实应力—应变曲线,根据不同应变速率下得到的热模拟实验样品总结出热力参数对TC4钛合金组织和性能的影响规律;(2)通过分析应力-应变曲线得到TC4合金在热变形过程中,应变速率对流变应力的影响;(3)利用OM,SEM等仪器观察TC4钛合金压缩试样组织,研究应变速率对TC4合金组织演变的规律;(4)结合应力-应变曲线、变形组织观察,得出优化的TC4钛合金热加工工艺参数。2.1热模拟实验压缩材料锻态TC4合金Φ8mm×12mm圆柱试样图1-1压缩试验尺寸2、模拟条件及参数可以观察到TC4原始材料均匀的分布着初生α相,存在一定数量的β转变组织,故为等轴组织。图1-2原材料的显微组织图2.2等温热模拟压缩实验步骤图1-3实验的技术路线应力应变曲线抛光、腐蚀原始试样线切割加工热模拟实验线切割加工应力应变分析金相组织特征分析2.3不同应变速率下的热模拟压缩实验图1-4试样装夹方式将压缩试样装夹在压缩机上,采用电阻法直接加热试样,试样上下两端面涂有高温润滑剂,以减少压缩时试样的摩擦力。试样以20℃/S的升温速度升至800℃,之后再以10℃/S升至各组温度(950℃、1000℃)保温5分钟,以消除所用材料锻态变形组织并使晶粒均匀分布。然后,进行热模拟恒温压缩实验。试样在热模拟机上的装卡情况如图1-4所示。2.4TC4合金微观组织的观察将试样从中间的横截面切开,取试样一半,将其在镶嵌机上镶嵌为金相试样。在320#1200#1500#木砂纸上依次粗磨和细磨后,再用2000#砂纸水磨后在抛光机上进行电解抛光,抛光后用腐蚀液进行腐蚀,腐蚀时间大约为30s。在DNIRM金相显微镜上观察并获取试样的显微组织照片。3.1不同应变速率下的真应力-真应变曲线图2-1变形量为0.2时不同应变速率的真应力-真应变曲线3、模拟结果与分析图2-2变形量为0.4时不同应变速率的真应力-真应变曲线图2-3变形量为0.6时不同应变速率的真应力-真应变曲线图2-4变形量为0.9时不同应变速率的真应力-真应变曲线3.2应变速率对流变应力的影响通过合金在不同应变速率条件下的真应力-真应变曲线。可以看出,合金在不同应变速率下的真应力-真应变曲线变化规律很相似,即变形初始阶段,合金发生加工硬化效应,流变应力随应变增加而急剧增大,在很小的应变下流变应力达到峰值;而后软化机制占据主要地位,流变应力随应变增加而逐渐下降,发生软化现象。4.1TC4合金在不同应变速率下变形的微观组织图3-1800℃时TC4合金在不同应变速率下的变形微观组织(a)800℃,0.001s-1;(b)800℃,0.01s-1;(c)800℃,0.1s-1(d)800℃,1s-1;(e)800℃,10s-14、应变速率对微观组织的影响图3-2900℃时TC4合金在不同应变速率下的变形微观组织(a)900℃,0.001s-1;(b)900℃,0.01s-1;(c)900℃,0.1s-1(d)900℃,1s-1;(e)900℃,10s-1图3-3950℃时TC4合金在不同应变速率下的变形微观组织(a)950℃,0.001s-1;(b)950℃,0.01s-1;(c)950℃,0.1s-1(d)950℃,1s-1;(e)950℃,10s-1图3-41000℃时TC4合金在不同应变速率下的变形微观组织(a)1000℃,0.001s-1;(b)1000℃,0.01s-1;(c)1000℃,0.1s-1(d)1000℃,1s-1;(e)1000℃,10s-14.2应变速率对微观组织的影响••低应变速率促进了动态再结晶行为的发生,即当应变速率较小时,TC4钛合金有较充分的时间进行再结晶,而在较大的应变速率下,位错来不及相消,导致变形时位错密度越来越高,变形时间较短使得β相再结晶不充分。5、结论(1)变形速率是影响流变应力的主要因素。合金的峰值应力随应变速率的增大而增大,具有正应变速率敏感性。(2)变形条件对合金的组织有重要影响,合金在变形过程中发生了动态再结晶和动态回复,是合金发生软化的主要原因。汇报结束敬请老师批评指正!致谢
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