鈦及鈦合金微壓縮變形行為及微觀組織演變規(guī)律研究.pdf

1、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品微型化已成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，因此微制造技術(shù)也隨之變得更加重要。近些年，一種新興起的微制造技術(shù)——微塑性成形被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。微塑性成形具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成本低、無污染及凈成形等優(yōu)點(diǎn)，而且成形零件具有較好的機(jī)械性能。但是傳統(tǒng)的用于宏觀塑性成形的材料及變形行為的分析方法等均已不再適用，所以開發(fā)新材料并對(duì)微塑性成形機(jī)理方面進(jìn)行研究勢在必行。而鈦及鈦合金是具有良好綜合性能的新型材料，可以應(yīng)用于各個(gè)

2、領(lǐng)域，若能將兩者結(jié)合起來，對(duì)微成形和鈦合金的應(yīng)用都是十分有利的。
　　本文首先通過熱處理工藝獲得五種晶粒尺寸的TA2純鈦和TC4鈦合金的四種典型顯微組織，分別在室溫和高溫進(jìn)行微壓縮實(shí)驗(yàn)，分析鈦及鈦合金在變形溫度、應(yīng)變速率、晶粒尺寸（顯微組織）和試樣尺寸多參數(shù)相互作用下的微壓縮變形行為，分析試樣參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)材料流動(dòng)應(yīng)力的影響，揭示鈦及鈦合金微壓縮過程的組織演變規(guī)律，為以后的鈦及鈦合金材料微成形提供參考。
　　TA2純鈦的微

3、壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：試樣尺寸的減小，導(dǎo)致流動(dòng)應(yīng)力的下降，而且較小試樣尺寸的變形區(qū)組織畸變較嚴(yán)重；流動(dòng)應(yīng)力隨晶粒尺寸的減小而升高，但在室溫微壓縮時(shí)出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，當(dāng)晶粒尺寸過大時(shí)，流動(dòng)應(yīng)力反而升高。在高溫下進(jìn)行微壓縮時(shí)，晶粒尺寸越小，再結(jié)晶形核數(shù)目越多；室溫時(shí)變形材料對(duì)應(yīng)變速率的敏感性低于高溫，在高溫時(shí)，隨著應(yīng)變速率的減小，流動(dòng)應(yīng)力有降低的趨勢。純鈦高溫微壓縮時(shí)，隨著應(yīng)變速率的減小，其顯微組織中的再結(jié)晶可以充分進(jìn)行。變形溫度越高，流動(dòng)應(yīng)力越低

4、，再結(jié)晶形核數(shù)目增多而且再結(jié)晶晶粒有長大的趨勢；TA2純鈦試樣室溫微壓縮時(shí)，晶粒尺寸越大、試樣尺寸越小，試樣的表面越粗糙，鼓形越不均勻。
　　TC4鈦合金的微壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：無論室溫還是高溫，試樣尺寸越小，流動(dòng)應(yīng)力越低，而試樣尺寸對(duì)組織演變的影響不大；不同顯微組織的力學(xué)性能有所不同，魏氏組織的強(qiáng)度最高，但塑性較差；而等軸組織的塑性最好，但強(qiáng)度略低。在高溫時(shí)，等軸組織的再結(jié)晶形核主要發(fā)生在α相晶粒的晶界處，而網(wǎng)籃組織和魏氏組織的再

5、結(jié)晶形核主要分布在α片叢的交界處，而且大角度晶界主要分布在再結(jié)晶形核區(qū)域；隨著應(yīng)變速率的減小，流動(dòng)應(yīng)力均有所降低，只是室溫時(shí)流動(dòng)應(yīng)力的變化較小，表現(xiàn)出對(duì)流動(dòng)應(yīng)力的低敏感性。而在高溫微壓縮時(shí)，應(yīng)變速率越小，變形時(shí)間越長，有更多的時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，而且再結(jié)晶晶粒有長大趨勢，除此之外，隨著應(yīng)變速率的減小，小角度晶界的含量降低；變形溫度越高，流動(dòng)應(yīng)力越低。隨著變形溫度的升高，顯微組織中的小角度晶界減少，當(dāng)變形溫度從750℃升高到800℃時(shí)，發(fā)