损伤容限钛合金在超塑成形及热处理过程的组织演变机理

损伤容限型钛合金在特定温度范围内经过塑性变形和热处理，可以得到强韧性能优良的网篮组织或片状组织。目前，对坯料的热变形通常采用传统的锻造、轧制等工艺。对于复杂的结构件，如果采用超塑性精密成形技术则可以实现整体精确成形，不仅大幅度提高成材率，而且进一步改善综合性能。由于超塑成形变形速率低、时间长、温度区间窄，超塑成形后的组织形态也与传统变形方式明显不同，因此再经过退火热处理后能否获得理想的组织性能还不明确，超塑成形及热处理过程的组织演变机理也亟待研究。本项目针对新型损伤容限型钛合金TC4-DT和TC21，分别进行等温超塑性变形和双重退火处理，系统地研究超塑成形及热处理工艺对材料组织性能的影响。分析组织演变规律及其机理，并建立组织性能之间的关系，为开发该类型钛合金等温锻造或超塑精确成形技术做基础性研究。

本项目针对新型损伤容限型钛合金TC4-DT和TC21，分别进行等温超塑性变形和退火处理，系统地研究超塑成形及热处理工艺对材料组织性能的影响。分析组织演变规律及其机理，并建立组织性能之间的关系，为开发该类型钛合金等温锻造或超塑精确成形技术做基础性研究。根据项目申报书的研究计划，按时完成了计划研究内容，达到研究目标和预期成果。主要的研究工作及结论如下：.(1) TC21合金在870℃ ~950℃温度区间，3×10-4~3×10-2s-1应变速率条件下都具有超塑性。较好的超塑性变形条件为：变形温度910℃，应变速率3×10-4 s-1，获得的延伸率为373.3%。变形区域发生动态再结晶，初生α晶粒发生聚集、合并形成不规则的晶界，呈片状，条状初生α相破碎，并有细小晶粒生成；变形后的试样经双重退火处理后，显微组织为双态组织，由初生α相和不同形态的β转变组织构成。930 ℃ 变形及双重退火处理后，从β相析出的针状α相相互交织，呈网篮状。.（2）TC21钛合金超塑性变形后经β相区固溶第一重热处理获得单相β组织，随后在（α+β）相区进行一次高温时效和一次低温时效，使细小针状α相在β基体中析出，得到网篮组织。针状α相含量随着变形温度和第二重温度的升高而增多，α晶粒长大并相互交织，网篮组织编织明显。.（3）TC4-DT合金在980 ℃变形后，经过双重退火后的合金组织可以得到编织紧密的网篮组织，且第一重退火温度在β单相区时得到的网篮组织的针状α相更加细长。当经最佳超塑的变形温度940 ℃和不同的应变速率5.6×10-2 ~5.6×10-4 s-1变形后，经过930 ℃/1 h AC+540 ℃/4 h AC双重退火的组织可以得到双态组织，而经过980 ℃/1 h AC+540 ℃/4 h AC双重退火的组织为魏氏组织。.（4）TC4-DT 钛合金950℃高温变形后，经960℃/1hWQ+880℃/1hWQ+820℃/1.5hAC热处理，得到细小均匀的网篮组织；经940℃/1hWQ+920℃/1h WQ+820℃/1.5hAC热处理，得到双态组织。.主要的科研成果：.（1）发表学术论文18篇。其中SCI检索2篇，EI检索10篇。申请发明专利3项，实用新型专利3项。.（2）培养硕士研究生9名，8人已毕业。