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工学硕士学位论文

TC11 钛合金热压缩过程组织
演变规律研究
MICROSTRUCTURAL EVOLUTION OF TC11 ALLOY
DURING PRESSIVE DEFORMATION



李玉涛







哈尔滨工业大学
2006 年 6 月
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工学硕士学位论文

TC11 钛合金热压缩过程
组织演变规律研究








硕士研究生: 李玉涛
导师:耿林教授
申请学位:工学硕士
学科、专业: 材料学
所在单位:材料科学与工程学院
答辩日期:2006 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index:
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Dissertation for the Master Degree in Engineering


MICROSTRUCTURAL EVOLUTION OF
TC11 ALLOY DURING HOT
COMPRESSIVE DEFORMATION





Candidate: Li Yutao
Supervisor: Prof. Geng Lin
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Materials Science
Affiliation: School of Materials Science
and Engineering
Date of Defence: June, 2006
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
热变形过程中的微观组织演变控制对于优化加工材料的机械性能非常重
要,为了进一步了解和控制热加工-组织-性能之间的关系,TC11 合金在
不同变形温度和变形量条件下微观组织的演变被研究了。本文中,研究了原
始态 TC11 合金的微观组织和机械性能。分别在低于、接近和高于β相变点
(950℃、1000℃和 1050℃)下进行了热压缩试验,变形量为 0~60%。对压缩
后的 TC11 合金微观组织进行了金相显微镜、扫描电镜和透射电镜观察,并
利用 Image-Pro Plus 图像分析软件对微观组织进行了定量表征。
原始组织的扫描照片表明,TC11 合金的原始组织为典型的魏氏组织,
在大小约 5mm 的原始β晶粒内分布着聚集的片层α相区。测量的β转变温度
为 1035℃。室温拉伸试验结果表明具有魏氏组织的 TC11 合金塑性很差。
TC11 合金的高温压缩应力-应变曲线表明,所有的流变曲线都存在一
个峰值,随后出现流变软化。随着变形温度的升高,各条件下材料的流变应
力逐渐降低。而且,在接近和高于β转变温度(1000℃和 1050℃)条件下的流
变应力明显低于在β转变温度以下(950℃)压缩的流变应力。
研究表明,变形温度和变形量对微观组织的演变有重要影响。在(α+β)
相区(950℃和 1000℃),随着变形量的增加,初生片层α相逐渐扭曲破碎,
同时在变形过程中发生了α→β的相变。随着压缩程度的增大,组织中软β相
的比例增加,但是初生片层α相的厚度减小。当变形量达到 30%后,发生了
明显的动态再结晶。再结晶的比例随着变形量的增大而增加。当变形量足够
大时,微观组织中观察到了β相的再结晶。变形量达到 60%时,魏氏组织完
全转变成等轴组织。
当热变形温度高于β转变温度时,所有的初生片层α相都转变成了高温β
相,经水淬冷却,生成了大量的针状马氏体。当变形量达到 30%后,发生
了β相的再结晶。随着变形量的增大,再结晶的比例增加,而β相的再结晶
晶粒尺寸逐渐减小。

关键词 TC11 钛合金;魏氏组织;热压缩变形;组织演变;热加工参数
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
The control of the microstructural evolution during thermomechanical
processing is important to optimize the mechanical properties of