TC21合金基于不同失稳判据的热加工图研究
高速铣削TC21钛合金的加工表面完整性分析
环球市场理论探讨/高速铣削TC21钛合金的加工表面完整性分析冀 翔沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司摘要：钛合金总产量的约80%用于航空航天领域，主要用来制造机身的结构部件、航空发动机零部件、起落架、液压系统等。
钛合金在加工中切削效率低、刀具磨损严重、尺寸精度和表面质量差。
因此，在保证刀具耐用度和加工质量的前提下，发展高材料去除率的机械加工技术迫在眉睫。
本文分析了铣削用量和刀具磨损对加工质量的影响，为钛合金的加工工艺提供数据支持。
关键词：钛合金加工；刀具磨损表面完整性是指已加工表面的表面纹理和表面层冶金质量，又称表面层质量。
表面纹理主要包括表明粗糙度、表面波纹度、刀纹方向、宏观裂纹、折皱和撕裂等；表面层冶金质量主要包括显微结构变化、再结晶、晶间腐蚀、显微裂纹、塑性变形、残余应力、合金贫化等，表面层是指受加工影响而在零件表面下一定深度处产生的受扰材料层，表面层的深度通常仅为百分之几毫米，只有在特殊的加工条件下深度可达0.3mm左右。
切削工艺会影响到最终成品零件的表面完整性，加工过程中的切削力和高温环境的共同作用会导致零件微观结构的改变，进而引起显微硬度，晶界塑性变形，以及零件表面下的残余应力的变化，这些最终会导致零件变形或降低其的疲劳寿命。
钛合金零件的表面完整性对其疲劳强度具有巨大的影响，表面的加工缺陷是疲劳裂纹导致零件失效的主要诱发源，在铣削加工中，这些缺陷主要有表面粗糙度、加工变质层等。
1.铣削用量和刀具磨损对表面粗糙度的影响表面粗糙度是零件微观几何形状误差的表现，其大小主要影响零件的耐磨性、疲劳强度、抗腐蚀性、接触刚度以及配合性质的稳定性等。
在加工过程中，由于刀具与已加工表面的摩擦，切削挤压的塑性变形，以及工艺系统的高频振动等因素的相互作用，使已加工表面产生微观几何变形。
本次试验主要考察表面粗糙度受铣削用量和刀具磨损状态的影响。
图1.1a和图1.1b为在铣削TC21时铣削速度对表面粗糙度的影响。
TC21合金的热变形行为及其组织演变的开题报告
TC21合金的热变形行为及其组织演变的开题报告
一、研究背景
TC21合金是一种重要的高强钛合金，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
该合金具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和高温稳定性能，但其热变形行为及组织演变规律尚未完全研究清楚。
因此，本研究旨在探究TC21合金的热变形行为及其组织演变规律，在深入了解其热加工行为的基础上，优化合金的组织和性能。
二、研究内容
1. TC21合金的原始组织和物理性质测量
首先，采用金相显微镜对TC21合金进行观察，测量其晶粒大小、晶界角度及晶界密度等组织参数。
然后，使用万能试验机等实验设备测试其物理性质，如抗拉强度、屈服强度、伸长率等。
2. TC21合金的热压缩实验
在深入了解TC21合金的原始组织和物理性质后，使用热压缩实验装置对其进行热变形实验，研究其热变形行为及流变应力曲线并确定最佳热压缩工艺参数。
3. TC21合金的热处理实验
根据最佳的热压缩工艺参数，对TC21合金进行固溶处理、淬火处理、时效处理等热处理实验，观察其组织演变规律，并测试其力学性能。
三、研究意义
本研究旨在探究TC21合金的热变形行为及组织演变规律，可以为其优化组织和性能提供理论基础和实验依据。
对于进一步提高该合金的综合性能和应用价值具有重要的实际意义。
TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究的开题报告
TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究的开题报
告
题目：TC21钛合金高温变形行为及微观组织研究
一、选题背景和意义
TC21钛合金是一种具有优异力学性能和抗高温腐蚀性能的高强度铸造钛合金，在航空航天、能源和化工等领域具有广泛的应用前景。
然而，在高温环境下，钛合金容易发生塑性变形，影响其力学性能和使用寿命。
因此，研究TC21钛合金的高温变形行为及微观组织对其高温强度和稳定性的影响，对于提高钛合金的综合性能和应用前景具有重要意义。
二、研究内容和方法
本文将以TC21铸造钛合金为研究对象，采用热压实验和金相观察等方法，研究该合金在高温下的变形行为和微观组织演变规律。
具体内容
包括：
1. 确定合适的热压工艺参数，制备TC21钛合金试样。
2. 通过热压实验，获得TC21钛合金在高温下的应力应变曲线和变
形行为。
3. 利用金相观察等方法，研究TC21钛合金在高温下的微观组织演
变规律、晶粒和颗粒的尺寸和形貌等。
三、预期结果和意义
本研究将揭示TC21钛合金在高温下的变形行为和微观组织演变规律，为进一步理解钛合金的高温强度和稳定性提供基础。
同时，预计还能获
得以下结果：
1. 确定TC21钛合金在高温下的变形机制和变形控制因素，为钛合
金高温强度的提高提供理论基础。
2. 分析TC21钛合金高温变形对其微观组织的影响，探究材料组织结构与性能之间的关系，并为钛合金的材料设计提供参考。
3. 提高TC21钛合金在高温下的应用性能，促进其在航空、能源和化工等领域的广泛应用。
TC21-0.28%H钛合金微观组织及其高温变形行为研究
在其他种类钛合金的热变形中也观察过类似的现 ［13］ 象 。 2． 3 高温变形的本构方程 金属的热变形过程中， 其应变速率、 变形温度对
力应变关系如图 3 所示。 当变形温度低于 840℃ ， －1 TC210. 28H% 钛合金的 应变速率在 0. 01 ～ 1s 时， 应力应变关系呈现动态回复特征， 流动应力经过比 较明显的加工硬化达到最大值后， 加工硬化与流变 软化相平衡， 曲线基本处于平稳状态。 当变形温度 －1 840℃ ， 高于 应变速率在 0. 01 ～ 1s 时， 流变应力曲 线同样表现为动态回复特征， 但应变速率在 0. 1 ～ －1 1s 时， TC210. 28H% 钛合金的流动应力经过最大 值后 ， 突然出现流变“软化 ” 现象 ， 流动应力骤然降 低， 这是因 为 在 变 形 过 程 中 ， 位 错 运 动 速 率 快， 容 易被溶质原子钉扎 ， 随着变形量的增加 ， 位错塞积 越来越严重 ， 导致应力集中 ， 到一定程度时合金便 会向有利的方向上继续变形 ， 导致应力急剧降低 ，
实验结果与分析
微观组织转变 TC21 钛合金置氢前后的微观组织与 XRD 图谱
2. 1
TC21 钛合 置氢前， 如图 1 和图 2 所示。 结果显示， 金为初生 α 相与 β 转变组织组成的混合型组织， 并
第6 期
TC210. 28% H 钛合金微观组织及其高温变形行为研究 果一致
［12 ］
17
TC21 钛合金由 α 相与少量 β 相 且 XRD 分析表明， 组成； 置氢后， α 相与 β 相难以分辨， 这是因为置氢 后 α 相与 β 相电位差相近， 导致侵蚀程度接近所 ［10 ， 11 ］ 。XRD 分析表明， 致 置氢后 β 相的衍射峰增 强， 说明 β 相比例增加， 并且 β 相的衍射峰向低角 度方向移动， 与 Ti6Al4V 钛合金置氢后 XRD 分析结
TC21钛合金
前言TC21为高强高韧钛合金,名义成分为Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb,是目前我国高强高韧钛合金综合力学性能匹配较好的钛合金之一,可用于航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位,以及对强度及耐久性要求高的重要或关键承力部件的制作。
利用光学金相及X射线衍射,研究了TC21-0.28%H(质量分数,下同)钛合金的组织结构,通过热模拟压缩实验,研究了TC21-0.28%H钛合金在800～920℃温度范围和0.01～1s-1应变速率范围的高温变形行为,建立了钛合金高温变形本构方程。
结果显示,与TC21钛合金相比, TC21-0.28%H钛合金β相比例显著增加,并且有新相马氏体α″与氢化物δ生成,TC21-0.28%H 钛合金在α+β相区与β相区的变形激活能分别为233kJ/mol与153kJ/mol,软化机制为动态回复,与TC21钛合金相比,TC21-0.28%H钛合金变形激活能降低,热加工性能得到改善钛合金氢处理是利用氢的可逆合金化作用,通过合理控制合金中的氢含量及其存在状态,在不改变材料整体状态的前提下,形成有利于改善加工性能的组织结构,改善钛合金加工性能的一项新技术,近些年,受到国内外学者的广泛关注,在置氢组织转变、置氢塑性加工、切削加工、连接加工以及采用激光快速成形技术制备出TC21钛合金块状坯料,研究了去应力退火及固溶时效热处理对成形件组织和硬度的影响。
结果表明:去应力退火后,成形件组织和显微硬度基本无变化;固溶+时效热处理后,原沉积态明暗两区统一,硬度基本无差别,表明组织已均匀化。
随着固溶温度的升高,网篮组织中的α片变宽,球状α相的数量增多,晶界α相发生粗化。
当固溶温度为932℃时,成形件沉积态中粗大的柱状晶发生再结晶,转变为较细小的等轴晶。
综述了高强高韧损伤容限型钛合金TC21的热加工行为研究进展。
重点介绍了热加工及热处理工艺参数对TC21钛合金的相组成、显微组织与力学性能、损伤容限性能等方面的影响。
一种提高TC21两相钛合金硬度的热处理方法[发明专利]
![一种提高TC21两相钛合金硬度的热处理方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cfcad31b4a73f242336c1eb91a37f111f1850dba.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811168592.2(22)申请日 2018.10.08(71)申请人 安徽工业大学地址 243002 安徽省马鞍山市花山区湖东中路59号(72)发明人 周红伟 唐明星 白凤梅 叶昕 谭李雯 周佩剑 何宜柱 (74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134代理人 杜袁成(51)Int.Cl.C22F 1/18(2006.01)(54)发明名称一种提高TC21两相钛合金硬度的热处理方法(57)摘要本发明公开一种提高TC21两相钛合金硬度的热处理方法，属于钛合金热处理技术领域。
改方法通过对经β锻造后TC21两相钛合金在相变点以上加热、保温和水淬，得到全斜方马氏体组织，对斜方马氏体组织在500～550℃进行回火处理，得到纳米级孪晶α相组织，与锻造组织相比较，该组织组织显著提高TC21钛合金的硬度。
由于TC21钛合金的淬透性好，容易得到全马氏体组织，本发明方法工艺参数少，可行性强，操作简单，性能稳定，有利于TC21工业化的生产。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109023190 A 2018.12.18C N 109023190A1.一种提高TC21两相钛合金硬度的热处理方法，其特征在于该热处理方法具体步骤如下：(1)选取热处理原料：首先将TC21钛合金进行β锻造处理，得到β锻造后的TC21钛合金棒材，所述β锻造后的TC21钛合金棒材具有α+β两相交替排列的片层组织；(2)淬火热处理：将热处理炉加热到β锻造后的TC21钛合金相变点以上30℃～100℃，所述β锻造后的TC21钛合金相变点为TC21全部转变为β相的温度，所述β锻造后的TC21钛合金的相变点为960℃，然后将步骤(1)所述β锻造后的TC21钛合金棒材放置在所述热处理炉中保温4～8小时后淬火，淬火介质为水，水温为0℃～15℃，得到经淬火热处理后的TC21钛合金试样所述淬火热处理后的TC21钛合金试样具有斜方马氏体组织；(3)时效处理：将热处理炉升温到500℃～550℃，然后将步骤(2)所述TC21钛合金试样放置在所述热处理炉中保温4小时～6小时，然后进行空冷。
tc21钛合金的损伤演化参数
tc21钛合金的损伤演化参数摘要：一、TC21 钛合金概述二、TC21 钛合金的损伤容限性能分析三、TC21 钛合金的热变形工艺对微观组织的影响四、TC21 钛合金损伤演化参数的研究方法五、结论正文：一、TC21 钛合金概述TC21 钛合金是一种高强、高韧、损伤容限型两相新型钛合金，具有优异的损伤容限性能。
热变形是其主要的加工方式之一，而不同的热变形工艺参数会导致不同形态的微观组织，从而影响其机械性能。
因此，研究TC21 钛合金的损伤演化参数具有实际意义。
二、TC21 钛合金的损伤容限性能分析TC21 钛合金的损伤容限性能主要源于其两相微观组织结构，这种结构可以有效地阻止裂纹的扩展。
研究表明，TC21 钛合金在热变形过程中，其微观组织结构会发生相应的变化，从而影响其损伤容限性能。
三、TC21 钛合金的热变形工艺对微观组织的影响TC21 钛合金的热变形工艺对其微观组织结构具有重要影响。
不同的热变形工艺参数会导致不同形态的微观组织，其相应的机械性能也随之变化。
因此，在进行TC21 钛合金损伤演化参数的研究时，需要考虑热变形工艺对微观组织的影响。
四、TC21 钛合金损伤演化参数的研究方法研究TC21 钛合金损伤演化参数的方法主要包括实验和数值模拟。
实验方法可以通过对TC21 钛合金进行不同热变形工艺处理，观察其微观组织变化，并测试其机械性能，从而分析损伤演化参数。
数值模拟方法则可以通过建立TC21 钛合金的热变形过程模型，模拟其微观组织变化和损伤演化参数。
五、结论TC21 钛合金的损伤演化参数受到热变形工艺参数和微观组织结构的影响。
研究TC21 钛合金损伤演化参数对于优化其加工工艺和提高其性能具有重要意义。
加工工艺对tc21锻件细节疲劳强度影响规律的研究
加工工艺对tc21锻件细节疲劳强度影响规律的研究文章标题：加工工艺对TC21锻件细节疲劳强度影响规律的研究在材料科学与工程领域中，TC21钛合金因其优异的强度、耐腐蚀性和热稳定性而备受关注。
然而，在实际应用中，TC21锻件在高温高压下会面临着疲劳破坏的风险，这就需要对TC21锻件的细节疲劳强度进行深入研究。
1. TC21锻件的特性TC21钛合金是一种α+β型钛合金，具有良好的热加工性和淬透性，适合用于锻造成形。
然而，在加工工艺中会产生一些细微的变化，这可能对锻件的细节疲劳强度产生影响。
2. 加工工艺对TC21锻件疲劳强度影响的实验研究为了研究加工工艺对TC21锻件疲劳强度的影响规律，进行了一系列的实验。
选取了常见的几种加工工艺参数进行变化，如温度、压力、速度等，并对实验样品进行拉伸和疲劳试验。
实验结果显示，不同加工工艺下制备的TC21锻件的细节疲劳强度存在显著差异。
3. 加工工艺对TC21锻件疲劳强度的影响机制分析通过对实验结果的分析，发现加工工艺对TC21锻件疲劳强度的影响机制主要包括晶粒细化效应、残余应力分布、晶粒取向以及表面粗糙度等因素。
这些因素综合作用，导致了不同加工工艺下TC21锻件的细节疲劳强度存在差异。
4. 加工工艺优化对TC21锻件细节疲劳强度的提升针对以上研究发现，可以针对不同的加工工艺参数进行优化，以提升TC21锻件的细节疲劳强度。
比如通过优化热处理工艺、优化锻造工艺以及表面处理工艺等手段，可以有效提高TC21锻件的细节疲劳强度。
5. 个人观点和总结通过对加工工艺对TC21锻件细节疲劳强度影响规律的研究，我们可以更好地理解TC21锻件的性能特点，并且为其在实际应用中提供技术支撑。
我个人认为，加工工艺优化对于提升TC21锻件的性能至关重要，而研究的深入将有助于指导实际工程中的制造和应用。
以上就是对加工工艺对TC21锻件细节疲劳强度影响规律的研究的一些讨论和总结。
希望能为你对这一主题的理解提供一定的帮助。
tc21钛合金的变形温度范围
tc21钛合金的变形温度范围TC21钛合金是一种常用的β型钛合金材料，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
变形温度范围是指钛合金材料在该范围内可以通过热处理或塑性变形来改变其形状和性能。
本文将介绍TC21钛合金的变形温度范围，重点讨论其热处理和塑性变形的影响。
TC21钛合金主要由钛、铝和锌等元素组成，具有良好的高温强度和高温稳定性。
其变形温度范围受多种因素的影响，包括成分、热处理参数和应力等级等。
一般来说，TC21钛合金的变形温度范围在600℃到900℃之间。
在该温度范围下，钛合金材料具有较高的塑性变形能力。
通过热处理，可以调整钛合金的显微组织和力学性能，令其达到理想的应用要求。
常见的热处理方式包括固溶处理、淬火和时效处理等。
其中，固溶处理可将溶解的固溶体均匀分布于基体中，提高合金的强度和硬度。
淬火可使合金快速冷却，进一步提高其硬度和强度，但可能导致脆性增加。
时效处理则通过调节温度和时间，使固溶体沉淀出细小均匀的析出相，提高合金的强度和韧性。
TC21钛合金的变形温度范围还涉及到其塑性变形的性能。
塑性变形是通过力的作用，使材料发生形变而不破裂的一种变形方式。
在高温下，钛合金的塑性变形性能较好，可以通过压力成形、拉伸、轧制等方式进行塑性变形加工。
通过塑性变形，可以调整钛合金的形状和尺寸，满足不同的工程应用需求。
总的来说，TC21钛合金的变形温度范围在600℃到900℃之间，主要受热处理和塑性变形的影响。
合理的热处理可以提高钛合金的强度和硬度，适当的塑性变形可以调整其形状和尺寸。
在实际应用中，应根据具体材料和工程要求选择合适的热处理工艺和塑性变形方式，并进行相应的温度控制和变形参数控制，以获得理想的材料性能和工艺效果。
细晶TC21合金超塑性扩散连接的研究
细晶TC21合金超塑性扩散连接的研究杨 勇1 周文龙1 陈国清1 马红军1 韩秀全2 李志强2（1.大连理工大学材料科学与工程学院，大连 116085；2.中国一航北京航空制造工程研究所，北京 100024）摘要研究了不同晶粒度（2µm、4µm、7µm）TC21合金在温度880～920℃、压强1～2MPa和时间30～90min下的超塑性扩散连接。
利用金相显微镜、电子探针分析了晶粒尺寸、温度对该合金超塑性扩散连接的影响。
结果表明：TC21合金扩散连接过程中，元素沿晶界扩散，晶粒越细小，扩散效果越好，焊合率越高。
晶粒度为2µm的TC21合金平均焊合率为99.5％；晶粒度为4µm的TC21合金平均焊合率为91.8％；晶粒度为7µm的TC21合金平均焊合率为88.7％。
同时，β相稳定化元素在焊接接头处聚集，增加了接头处β相分布。
关键词TC21合金 超塑性扩散连接 扩散接头Investigation on Superplastic Diffusion Bonding of Fine-grained TC21 AlloyYang Yong1 Zhou Wenlong1 Chen Guoqing1 Ma Hongjun1 Han Xiuquan2 Li Zhiqiang2（1. School of Materials Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116085;2. Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024）Abstract Superplastic diffusion bonding of TC21 alloy with different grain size (2µm, 4µm and 7µm) was investigated. The tests were carried out at temperature range 880~920℃, air pressure range 1~2MPa and time range 30~90min. The effects of grain size and temperature on superplastic diffusion bonding were studied by optical microscope and electron probe microanalyzer（EPMA）. The results indicate that the alloying elements diffuse through grain boundaries and the diffusion bonding of finer grain size TC21 alloy has much higher bonding rate. The average bonding rates of TC21 alloy about grain size 2µm, 4µm and 7µm are 99.5%, 91.8% and 88.7% respectively. Simultaneously, the stable element of β phase is collective at bonding joint.Key words TC21 alloy superplastic diffusion bonding diffusion bonding joint1 引言TC21合金是为了满足我国未来先进飞行器制造需求，由西北有色金属研究院于2003年自行研制的两相钛合金，该合金具有高强度、高断裂韧性和低裂纹扩展速率等特点的损伤容限型钛合金[1，2]。
热处理对TC21钛合金组织和性能的影响
国内图书分类号 TG115中华人民共和国硕士学位论文（学位研究生）热处理对TC21钛合金组织和性能的影响硕士研究生 张 民导 师 杨延清 教授学科（专业） 材料学西北工业大学二零零四年三月摘要摘要TC21合金是我国自行研制的一种新型高强高韧两相钛合金，本文主要对合金机械热处理工艺、微观组织和室温机械性能之间的关系作了系统的研究。
通过光学金相组织分析、扫描断口分析、透射电镜分析、能谱分析等研究手段，结合机械热处理工艺，总结出了工艺对合金组织、性能的影响规律，探讨了合金的强韧化机理，同时对合金的热稳定性也作了初步研究，为合金的实际工艺制定提供理论依据。
研究表明，合金的机械热处理工艺对合金组织、性能有较大的影响，常规锻造、α+β两相区热处理得到等轴组织，具有较高的强度，塑性富裕，断裂韧性较低，断裂方式为韧窝开裂；β锻造、α+β两相区热处理时得到网篮组织，强度较高，塑性较低，断裂韧性较高，断裂方式为穿晶准解理开裂。
随着固溶温度的升高或者固溶后冷速的加快，合金β转变组织增加，强度升高，塑性降低。
随着时效温度的升高或者时效时间的增加，强度先升高，后降低，塑性有相反的趋势。
采用β锻造、α+β两相区热处理工艺能得到强度、塑性和断裂韧性较为匹配的综合性能。
对合金进行长时间热暴露研究表明，合金具有较好的热稳定性，经600℃、200小时时效后的组织形貌中未观察到第二相的存在，但电子衍射试验证明有少许有序Ti3Al 相析出。
电镜观察发现合金中有少量界面相存在。
关键字：钛合金机械热处理微观组织断裂韧性析出相界面相ABSTRACTABSTRACTThis paper details the influence of thermomechanical processing (TMP) on the microstructures and mechanical properties of TC21 titanium alloy，a new alpha+beta alloy with high strength, ductility and toughness developed in China. By using EDS, SEM, TEM and optical microscope, the effect of mi-crostructure on mechanical properties under various conditions of deformation and heat treatment has been investigated and the strengthening and toughening mechanism has been researched. Moreover, the thermal stability of the alloy has been studied.Many valuable results have been obtained in the study. Alpha+beta hot working, α/β-solution treatment plus aging develops an equiaxed microstruc-ture, which has moderate strength, enough ductile and low fracture toughness and goes with dimpled failure. Whereas beta hot working, α/β-solution treat-ment plus aging develops a lamellar transformed-beta microstructure, which has high strength, low ductile and high fracture toughness and goes with transgranular brittleness failure. With the ascent of the solution treat tem-perature or the decrease of cooling rate from the solution treat temperature, the amount of the transformed-beta phase increases and so does the tensile strength of the alloy but the ductility decreases. With increase of aging tem-perature or aging time, the tensile strength increases firstly and then decreases. For optimum strength, ductility and toughness, TMP route is that beta process followed α/β-solution treatment plus aging. The microstructure of the alloy has no much difference after long term aging, while the precipitate of α2-Ti3Al has been identified in electron diffraction patterns. A few interface phase has been observed in this alloy.Key words：titanium alloy; thermomechanical processing; microstructure;fracture toughness; precipitates; interface phase目录目 录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第1章 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 钛及钛合金概述 (1)1.2.1 纯钛的性能及特点 (2)1.2.2 钛合金及其分类 (2)1.3α+β型钛合金的工艺、组织和性能 (3)1.3.1α+β型钛合金的组织及性能 (3)1.3.2α+β型钛合金的锻造工艺 (5)1.3.3α+β钛合金的热处理工艺 (7)1.4 钛合金中的析出相和界面相 (11)1.5 课题来源及研究内容 (14)第2章 实验内容及方法 (15)2.1 实验用原材料 (15)2.2 热处理工艺 (15)2.3 力学性能测试 (15)2.4 研究手段 (18)第3章 热处理对显微组织、拉伸性能的影响 (19)3.1 引言 (19)3.2 实验结果 (19)3.2.1 锻态试样光学金相显微组织 (19)3.2.2 固溶温度对组织性能的影响 (21)3.2.3 时效温度对组织性能的影响 (26)3.2.4 时效时间对组织性能的影响 (28)3.2.5 冷速对组织性能的影响 (30)3.2.6 机械热处理工艺对合金弹性模量的影响 (31)3.3 分析讨论 (32)西北工业大学工学硕士学位论文第4章 合金的强韧性 (34)4.1 引言 (34)4.2 合金的强化 (34)4.2.1 合金的设计思路 (34)4.2.2 合金的固溶强化 (35)4.2.3 合金的析出强化 (38)4.3 合金的断口分析 (39)4.3.1 室温拉伸断口分析 (39)4.3.2 断裂韧性分析 (44)第5章 TC21合金的析出相 (48)5.1 引言 (48)5.2 长时间时效研究 (48)5.2.1 试验方法 (48)5.2.1 试验结果 (48)5.2.3 分析讨论 (50)5.3 界面相研究 (52)主要结论 (54)参考文献 (55)致谢 (58)第1章绪论第1章 绪论1.1 研究背景钛及钛合金具有许多优点，如比强度高、导热系数低、耐腐蚀、良好的中低温性能，由于这些优点，从50年代开始，在较短的时间内，钛工业得到了迅速的发展，钛及钛合金已广泛应用于航空、航天、化工、石油、冶金、电力、舰船及医疗器械等行业，被誉为“现代金属”、“第三金属”、“战略金属”[1-4]。
TC21合金在形变热处理工艺下的组织特征
TC21合金在形变热处理工艺下的组织特征王政;董洪波;凌志伟【摘要】对TC21钛合金在不同条件下超塑拉伸后，进行双重退火热处理，研究热加工工艺对TC21合金显微组织演变的影响。
结果表明，当变形温度在890～960℃时，TC21合金的伸长率随变形温度的增加先增加后减少，最佳超塑性变形温度为910℃；TC21合金在α＋β相区超塑变形，然后在α＋β相区双重退火处理后得到双态组织；在β区进行超塑变形、α＋β相区双重退火处理后得到网篮组织。
%After superplastic tensile forming and double annealing heat treatment at different conditions, the effect of hot working technology on microstructure evolution of TC21 titanium alloy was investigated. The results show that at the tempera ture of 890-960 ℃, the elongation ofTC21 alloy firstly increases and then decreases with the increase of deformation tempera-ture. The optimal superplastic deformation temperature is 910 ~C. After superplastic deformation and double annealing treat-ment in α+β phase zone, the microstructure of TC21 alloy is duplex structure, After superplastic deformation in β phase zone and double annealing treatment in α+β phase zone,the microstructure of TC21 alloy is basketweave structure.【期刊名称】《精密成形工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P38-40,70)【关键词】TC21合金;超塑拉伸;双重退火【作者】王政;董洪波;凌志伟【作者单位】南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063;南昌航空大学航空制造工程学院,南昌330063【正文语种】中文【中图分类】TG156.21;TG146.23TC21钛合金是由西北有色金属研究院研制的一种高强高韧高损伤容限钛合金［1］，它属于 Ti－Al－Sn－Zr－Mo－Cr－Nb（－Ni－Si）系两相钛合金，具有良好的强度、塑性、断裂韧性和较低的裂纹扩展速率［2－4］。
双重退火制度对TC21钛合金断裂韧性的影响
双重退火制度对TC21钛合金断裂韧性的影响史春玲;王浩军;石晓辉;曾卫东【摘要】利用光学显微镜和扫描电镜等手段研究了双重退火工艺对TC21钛合金断裂韧性的影响.结果表明:不同退火制度下TC21钛合金试样断裂韧性均在100 MPa· m1/2以上；第一次退火温度相同的条件下,随着第二次退火温度的升高,TC21钛合金断裂韧性都略有升高,而在第二次退火温度相同的条件下,第一次退火温度对TC21钛合金断裂韧性影响较小；经950℃× 2h/AC+ 590℃×4 h/AC 双重热处理的TC21钛合金具有较崎岖的裂纹扩展路径和较好的塑性,故其断裂韧性最高,可达109.7 MPa·m1/2.%In this paper, the effect of duplex annealing process on fracture toughness of TC21 alloy has been researched by means of optical microscope and scanning electron microscope. The results show that the fracture toughness of specimens under these four duplex annealing processes are all above 100 MPa -m172. The fracture toughness of specimens under the second annealing temperature of590 °C are slightly higher than that of specimens under second an nealing temperature of 500 ℃ at a given first annealing temperature, but the fracture toughness of specimens at a given second annealing temperature don' t change obviously under different first annealing temperatures. The specimens under duplex annealing process 950 ℃ × 2 h / AC + 590 ℃ × 4 h/AC can get highest average fracture toughness which can reach 109. 7 MPa ·m1/2 due to more complicated crack propagation path and better plasticity of specimens under this process.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2013(030)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】TC21钛合金;断裂韧性;断口形貌;双重退火【作者】史春玲;王浩军;石晓辉;曾卫东【作者单位】中航工业西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安710089;中航工业西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安710089;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072【正文语种】中文1 前言随着飞机结构设计理念的发展，损伤容限型钛合金得到了更加广泛的关注［1］。
TC21合金在不同温度下进行连续多步置氢处理时的显微组织及室温力学性能
TC21合金在不同温度下进行连续多步置氢处理时的显微组织及室温力学性能袁宝国;钱德国;张小雪;陈强;汤爱闯【期刊名称】《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》【年(卷),期】2024(34)5【摘要】利用OM、XRD、TEM以及压缩试验等方法研究TC21钛合金经不同温度连续多步置氢处理后的显微组织及室温力学性能。
结果表明:当氢处理温度超过1073 K时,α相的尺寸明显降低,β相成为主要相。
随着氢处理温度的升高,δ氢化物的含量呈先增加后逐渐降低的趋势。
当氢处理温度超过1073 K时,TC21钛合金在室温压缩变形过程中出现应变软化现象,且该现象随氢处理温度的升高而越来越显著。
随着氢处理温度的升高,TC21钛合金的极限变形率呈先降低后增加的趋势。
当氢处理温度为1123 K时,TC21钛合金的极限变形率比原始合金增加67.51%。
【总页数】13页(P1520-1532)【作者】袁宝国;钱德国;张小雪;陈强;汤爱闯【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院;安徽三联学院机械工程学院;西南技术工程研究所【正文语种】中文【中图分类】TG1【相关文献】1.不同热处理后TC21钛合金的显微组织及力学性能2.利用Gleeble-1500热模拟试验机对低碳合金钢进行了不同变形量、冷却速度的热模拟实验。
经OM和TEM 观察表明,当未变形奥氏体以10~30℃/s连续冷却时,贝氏体铁素体优先在奥氏体晶界处形核,然后呈板条状从奥氏体晶界向晶内长大,并且可以从最终的组织看到原奥氏体晶界。
与未变形奥氏体相比,当奥氏体在880℃经过40%变形、并以10~30℃/s连续冷却时,由于变形增加了奥氏体晶粒的形变储存能,促进了先共析铁素体在奥氏体晶界位置优先形成,所以贝氏体铁素体只能在奥氏体晶内形成,从最终的室温组织不能看到原奥氏体晶界。
3.连续多步置氢处理步数对TC21合金显微组织和室温压缩性能的影响4.未置氢及置氢TC21钛合金六角头螺栓冷镦成形及其成形后的显微组织与显微维氏硬度因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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图 2、图 3 分别为 TC21 合金峰 值流变应力 – 变形温度曲线和稳态 流变应力 – 变形温度曲线。由图 2、 图 3 可 知，在 830~1010℃，应 变 速 率为 10s–1，峰值应力和稳态应力分
关系曲线，如图 4、图 5 所示。计算 图 4、图 5 中 直 线 斜 率，如 表 2 和 3 所示。
高温/超高温结构材料 High/Ultrahigh Temperature Materials
TC21合金基于不同失稳判据的 热加工图研究*
符 君 1，于雪梅 2，刘 超 2，周 舸 2
（1．中国人民解放军 93107 部队，沈阳 110141； 2．沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳 110870）
符君 工 程 师，研 究 方 向 为 钛 合 金 热
变形过程中的组织性能控制，以及计算 机技术在材料中的应用。
* 基金项目：辽宁省教育厅项目（LQGD2017024）。
TC21 合 金 是 我 国 西 北 有 色 金 属研究院自主研制的一种高强高韧 损伤容限型 α+β 两相钛合金 [1]，因 其具有良好的比强度、断裂韧性、较 低的裂纹扩展速率等特性，广泛应用 于 以“三 航”（航 空、航 天、航 海）为 代表的国防武器装备领域。目前，该 合金是我国多种型号战斗机机翼、机 身、起落架等关键结构件制造的主要 材料之一 [2]。近些年来，随着我国军 事需求的不断提升，对航空武器装备 核心零件的综合服役性能提出了更 高的要求。在零件结构设计上通常 采用“轻量化”与“结构减重”相结 合的理念。因此，对 TC21 合金的成 形性能尤其是热加工成形性能提出 了更加严苛的要求。
目 前，国 内 学 者，在 TC21 合 金 的热变形行为及变形机理等方面开 展了大量的研究工作。北京航空材 料研究院朱知寿等 [3] 研究了 TC21
合金在压缩变形过程中，应变速率、 变形温度对峰值应力的影响。南昌 航 空 航 天 大 学 徐 海 林 等 [4] 研 究 了 TC21 合金在热变形过程中的动态 再 结 晶 行 为，并 对 试 验 数 据 进 行 分 析 计 算，建 立 了 合 金 的 本 构 方 程 和 动态再结晶的动力学模型。西北工 业大学石志峰 [5] 等研究了 TC21 合 金在高温变形过程中的流变行为及 组织演化规律，并绘制了 TC21 合金 的 热 加 工 图，对 优 化 TC21 合 金 热 加 工 工 艺 参 数，延 长 其 使 用 寿 命 有 着至关重要的意义。动态材料模型 DMM（Dynamic Material Modeling） 的热加工图是金属材料加工工艺设 计 与 优 化 的 重 要 工 具 之 一，它 不 仅 可以描述金属材料热成形过程中某 一 确 定 区 域 的 微 观 组 织 演 变 机 制， 还 能 准 确 预 测 热 加 工 流 变 区 间，避 免热加工缺陷的产生 [6]，此方法已经 在铝合金 [7]、钛合金 [8]、高温合金 [9]
将表 2 和 3 中的数据代入式（2） 中，获得 TC21 合金的热变形激活能，
TC21 合金的热成形行为进行系统研 别 从 410.56MPa、276.89MPa 下 降 如表 4 所示。
究，更是未见报道。
到 213.30MPa 和 141.42MPa，下 降
在构建该合金本构关系模型
本文以 TC21 合金热压缩模拟 幅度较其他几个应变速率下的峰值 时，充分考虑变形程度 ε 对流变应力
2019年第62卷第19期·航空制造技术 65
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等材料中获得了广泛应用。但是， 于稳定状态。
果，TC21 合金的 lgε. –lgσ 和 lgσ–1/T
国内外学者关于热加工图的相关研 究仅考虑了 Prasad[10] 失稳判据，而 对于 Gegel[11–12]、Malas[13]、Murty[14]、 Semiatin 4 [15] 种失稳判据的研究内容
ε n3ε exp（Q /RT）= A 1σ n1 （3）
式中，n3 为与应变有关的参数。上 式两边同时取对数有：
率下的热变形行为及变形机理进行 度的升高，其各自下降的幅度在逐
分析，获得了较为有价值的结论，为 渐减缓。在温度不变的情况下，峰 TC21 合金实际热成形加工过程中的 值应力和稳态应力均随着应变速率
（材料及方法
本研究所选取的试验材料是
的减小而下降。 2 TC21 合金本构关系模型
本试验采用指数关系模型建立 反映稳态流变应力和应变速率之间 的本构关系 [9]。
[ 摘要 ] 利用 Gleeble–3800 热压缩模拟试验机，对 TC21 合金在 830~1010℃、0.0005~10s–1 条件下进行了热压缩试 验。以试验数据为基础，以 Arrhenius 热变形本构关系模型推导、不同失稳判据下的热加工图的构建为研究主线，获 得了该合金不同热变形工艺参数下的本构关系模型和不同失稳判据（Gegel、Malas、Prasad、Murty、Semiatin 失稳判 据）下的热加工图，并对上述 5 种失稳判据的理论依据及预测结果进行了分析。应用热加工图理论并结合微观组织， 预测了该合金的适合成形加工区和流变失稳区，为 TC21 合金热加工工艺参数进行了科学合理的优化。 关键词：TC21 合金；热压缩模拟试验；流变失稳判据；热加工图；本构方程 DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.19.065
试验数据为基础，以该合金热变形本 应力和稳态应力下降幅度更大。在 的影响，将公式（1）进行数学变换，
构关系模型、不同失稳判据下的热 应变速率不变的情况下，峰值应力 为：
加工图研究为主线，绘制了 Prasad、 随着温度升高而下降的幅度要比稳 Gegel、Malas、Murty、Semiatin 不同 态应力随着温度升高而下降的幅度 失稳判据下的热加工图，并结合微观 大，并 且，在 应 变 速 率 不 变 的 情 况 组织对该合金不同温度、不同应变速 下，峰值应力和稳态应力均随着温