钛铝合金氢致轧制改性及成形性能研究

基本信息
批准号:51275132
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:宗影影
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐福昌,黄树晖,万升祥,刘坡,杨丹媚
关键词:
钛铝合金组织性能轧制氢致增塑板材
结项摘要

With the aerospace and aviation materials developing to low density and high application temperature, Ti-Al alloy becomes an ideal replacing material in place of the high temperature Ni-based alloys. The use of plate is one direction for its practical application. Based on the hydrogen induced plasticity theory, thermo hydrogen processing (THP: hydrogenation-hot, working-vacuum, dehydrogenation) is applied in the rolling and forming processes of Ti-Al alloy plate to increase its plasticity, ductility and hot working ability and control its microstructures and mechanical properties. The main research contents are as follows: 1) the high temperature deformation behaviors and forging process of hydrogenated Ti-Al alloys; 2) the effects of hydrogen addition on the rolling behavior of Ti-Al alloys; 3) the effects of hydrogen addition on the microstructural evolution (phase transformation, dynamic recovery, dynamic recrystallization, dislocation movement and twinning) and the mechanism of hydrogen induced plasticity; (4) determining the optimum rolling process and the optimum hydrogen content of Ti-Al alloys plate; (5) establishing the relativity model between hydrogen content, microstructure and mechanical properties, and achieving the accurate control for microstructure and properties of Ti-Al alloy plate. The research of this project can provide a new method for improvement of plasticity, ductility and hot workability of Ti-Al alloys, propel the application process of Ti-Al alloys, and establish the theoretical basis for the engineering application of thermo hydrogen processing technology.

随着航空航天材料向低密度和高使用温度的方向发展,钛铝合金成为替代镍基高温合金的理想材料,板材的应用是其实用化的一个突破口。针对钛铝合金塑性差、韧性低、热加工困难,本项目基于置氢增塑机理,提出将热氢加工技术(THP:置氢-热加工-真空除氢)应用于钛铝合金板材轧制及成形过程中,以改善其塑韧性和加工性能,实现对其组织和性能的精确调控。主要研究:1)置氢钛铝合金高温变形行为及开坯锻造工艺研究;2)氢对钛铝合金板材轧制及成形性能的影响规律;3)氢对钛铝合金组织结构演变(相变、动态回复、动态再结晶、位错运动和孪晶等)的影响规律及其机理分析;4)制定钛铝合金板材轧制的最佳氢含量及最佳成形工艺方案;5)建立钛铝合金板材氢含量与组织结构和性能的相关性模型,实现板材组织和性能的精确调控。本项目的研究将为提高钛铝合金的塑韧性、改善其加工性能、推进其实用化进程提供一条新途径,为热氢加工技术的应用奠定理论基础。

项目摘要

Ti-Al合金密度低、高温力学性能优良,在航空航天工业中展现出令人瞩目的发展前景。但其本征脆性、热加工能力差严重限制了它的工程应用,因此本项目基于置氢增塑机理,提出将热氢加工技术应用于钛铝合金板材轧制及成形过程中,以改善其塑韧性和加工性能。本项目研究了置氢Ti-Al合金的高温变形行为,建立了置氢Ti-Al合金高温变形本构关系;提出了氢致扩散层片分解机制和氢致相变层片分解机制,阐明了氢致动态再结晶机制;研究了置氢Ti-Al合金铸锭开坯锻造工艺,获得了晶粒均匀细小的板坯,阐明了板坯初始组织及退火热处理之间的关系;研究了板材轧制性能与氢含量、轧制参数(轧制温度、道次变形量和总变形量)之间的关系,揭示了板材热轧过程中的氢致改性机理。研究发现,置氢可以降低Ti-Al合金锻造温度约50℃,氢致峰值应力平均下降率约为25%,合金热加工窗口增大,并可获得细小均匀的组织。置氢后Ti2AlNb合金板材热成形塑性提高约一倍,载荷降低最大达50%,成形性能提升明显。因此,本项目的研究为热氢加工技术在Ti-Al合金热加工领域的应用奠定了理论基础,为提高Ti-Al合金的塑韧性、改善其加工性能、推进其实用化进程提供一条新途径,具有重要的理论和工程意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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