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置氢钛合金叶片精确成形及组织性能研究

作　者: 罗永胜
导　师: 单德彬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: TC4钛合金置氢锻造组织演变
分类号: TG319
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钛合金由于其优良的高温性能成为航空发动机叶片锻造的理想材料,但是其锻造变形抗力大、变形温度高,锻造非常困难。钛合金氢处理技术,即把氢作为临时性的合金化元素,利用钛合金的氢致高温增塑原理以及真空退火脱氢热处理来改善钛合金的热加工性能。本文将氢处理技术应用于TC4钛合金叶片的精确锻造过程中,结合锻造过程有限元模拟对置氢TC4钛合金叶片锻造过程及热处理工艺进行了系统研究。本文利用DEFORM软件模拟了置氢TC4钛合金叶片的锻造过程,对比分析了置氢TC4钛合金和未置氢TC4钛合金叶片的成形规律。研究结果表明:置氢可以降低TC4钛合金叶片在锻造过程中的载荷和各截面内的应力大小。结合等温锻造工艺试验研究了置氢TC4钛合金和未置氢TC4钛合金叶片锻造工艺及成形规律。结果表明:置氢TC4钛合金叶片锻造型面尺寸优于未置氢TC4钛合金叶片,且叶片锻造所需载荷减少。采用光学显微镜和扫描电子显微镜,观察和分析了置氢TC4钛合金和未置氢TC4钛合金叶片脱氢热处理前的显微组织变化。结果表明:置氢使TC4钛合金组织细化,发生马氏体相转变的最小冷却速率和β相转变点降低;置氢TC4钛合金锻造温度宜选择在850℃,比未置氢TC4钛合金锻造温度降低约90℃。另外,本文研究了脱氢热处理对置氢TC4钛合金组织和性能的影响。脱氢热处理后,当退火温度为700℃时等轴α相沿马氏体αˊ相针状分布;当退火温度为900℃时等轴α相呈弥散分布。置氢TC4钛合金叶片从脱氢热处理前的针状马氏体αˊ相转变为固溶时效后的双态组织,适宜的热处理工艺为750℃真空退火脱氢热处理保温5小时,再900℃退火1小时后450℃时效4小时。

置氢钛合金叶片精确成形及组织性能研究

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