雙相鈦合金馬氏體熱變形機制和組織超細化機理研究

《雙相鈦合金馬氏體熱變形機制和組織超細化機理研究》是依託中南大學，由劉彬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雙相鈦合金馬氏體熱變形機制和組織超細化機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉彬
• 依託單位：中南大學

項目摘要

α+β雙相鈦合金的淬火馬氏體具有超細針狀結構，且包含有高密度位錯、層錯及細小孿晶等缺陷，這些微結構可有效地強化熱塑性變形時的動態再結晶行為，因此鈦合金馬氏體具備通過塑性變形製備超細晶材料的潛力。目前有關鈦合金馬氏體的熱變形行為的研究還很少，機理還不清楚。本項目擬開展雙相鈦合金馬氏體熱變形的基礎研究。首先採用基於動態材料模型的加工圖技術和變形本構關係模型實現鈦合金馬氏體變形行為的精確表征。在此基礎上通過形變動力學分析結合微觀組織的演化和相變規律，闡明鈦合金馬氏體的熱變形機制。通過深入研究材料的初始顯微組織和熱處理、熱加工參數對晶粒細化行為的影響，揭示超細晶組織的形成規律與形成條件。該項目的研究為通過相變細化晶粒提供了新的理論依據，同時為超細晶鈦合金製備提供了一種新的技術原型。

結題摘要

α+β雙相鈦合金的馬氏體具有超細針狀結構，且包含有高密度位錯、細小孿晶等缺陷，這些微結構可望有效地強化熱塑形變形時的動態再結晶行為， 因此鈦合金馬氏體具備通過塑性變形製備超細晶材料的潛力。本項目開展雙相鈦合金馬氏體熱變形的基礎研究，採用基於動態材料模型的加工圖技術和變形本構關係模型對馬氏體鈦合金熱變形行為進行了表征，通過微觀組織與相的演化剖析了鈦合金馬氏體的熱變形機制，揭示了超細晶組織的形成規律與形成條件。取得的如下創新性成果： (1) 採用自行設計的高通量的實驗方法闡明了間隙元素氧對鈦合金馬氏體結構的影響，快速獲得了氧含量—馬氏體微觀組織—性能相關性。 (2) 結合動態材料模型，研究了馬氏體鈦合金在較寬範圍內的熱變形行為，獲得了馬氏體鈦合金的變形熱加工圖和穩定變形的變形參數。 (3) 闡明了熱變形參數對馬氏體鈦合金熱變形微觀組織的影響規律，在低溫高應變速率（700oC/1s-1）條件下變形得到了超細晶組織（200 nm），斜方馬氏體鈦合金所產生的細化效果要優於六方馬氏體鈦合金。 (4) 研究了馬氏體鈦合金在變形過程中的組織演化及相分解規律，結果表明：斜方馬氏體鈦合金在變形過程中以馬氏體片的扭折、多邊形化和球化方式進行，發生α″ → α″enriched+α→α+β分解相變，伴隨著明顯的合金元素的擴散。 (5) 鑒於馬氏體變形製備細晶鈦合金的工藝需要快速加熱、快速變形等特點，結合實際套用情況，開發了感應加熱+快速軋制及感應加熱+快速拉拔的細晶板材和棒材的製備技術，該技術工藝簡單、效果明顯、成本較低，具有較好的套用前景。該項目的研究為通過相變細化晶粒提供了新的理論依據，同時為開發超細晶鈦合金提供了一種新的技術原型，具有創新性。通過以上研究，在國內外期刊上發表學術論文9篇，申請和授權發明專利總計2項，培養了研究生4名。參加國內外學術會議並做口頭報告3次。