【《钛合金冷轧板材实验探究报告》4200字】

[33]。由于发生了剧烈的冷变形，形成了纤维结构、高密度位错和应变诱发形成的α″马氏体相，此时得到了明显的加工硬化。BABA图1.8不同压下量冷轧TC16板材应力-应变曲线Fig1.8Stress-straincurvesofcold-rolledTC16sheetswithdifferentreductions1.4.3XRD图1.9所示为不同冷轧变形量后的TC16合金冷轧板材XRD图谱。对比冷轧前后XRD图谱，可观察到冷轧变形板内部的相变过程。当2θ角在40°附近时，出现了α+β相；当2θ角在45°附近时，出现了新的α″马氏体相峰，随着冷变形的增强，峰强度也随之增强；当2θ角在56°附近时，出现了α″+β相，当变形量为73%和79%时，α和β相的峰值强度都增加了。图1.9不同压下量冷轧TC16板材XRD图谱Fig1.9XRDpatternsofcold-rolledTC16sheetswithdifferentreductions1.4.5显微硬度在冷轧过程中，对不同冷轧变形量的板材分别取样，对其进行显微硬度测试，结果如图1.10。冷变形对TC16钛合金强化产生了很大的影响，发生冷变形强化程度取决于变形量大小。板材的原始态显微硬度为302.58（HV），当变形量在40%之前时，板材显微硬度增加缓慢，当冷变形量为39%时，显微硬度HV为311.72，与原始态相比较，提高了1.68%；而当变形量在40%-80%时，板材的显微硬度随着冷变形量不断的增加上升的非常快，当冷变形量为73%时，显微硬度为346.89，与原始态相比增加了14.64%，板材发生了明显的冷形变强化。图1.10不同变形量TC16冷轧板材显微硬度Fig1.10Micro-hardnessofTC16cold-rolledsheetunderdifferentdeformationconditions1.5退火对TC16冷轧板材组织和性能的影响1.5.1微观组织对冷轧板材沿轧制方向取样，进行相同的退火制度处理，即780℃/2h/随炉冷却至500℃/空冷，退火后冷轧板材微观组织如图1.11和1.12所示。由图1.11和1.12可观察到，退火后合金板材均由均匀分布的细小等轴α和β两相晶粒组成，冷轧变形量越大，晶粒越细小，冷轧产生的拉长或纤维状组织逐渐消失。当冷轧变形量为39%时，局部还有冷轧的拉长组织；随着冷轧变形量的增大，晶粒破碎越来越明显，形核率也在增加，形核储能足以使再结晶退火后组织等轴化。在冷轧变形量为48%时合金组织已完全等轴化，此时发生完全再结晶，形成的等轴α晶粒更加细小，这是由于在剧烈的冷变形之下，合金α+β两相晶体缺陷密度大，形成更高的畸变能，在两相区间780℃退火时合金中α和β相发生回复和再结晶，释放了更多的畸变能，即在α/β相界和α拉长的高畸变区会形成α相再结晶核心。当冷轧变形量为79%时，纤维状组织已完全再结晶，其晶粒已发生长大，由于变形畸变能大，形核和晶粒长大的驱动力大，导致晶粒尺寸增大。同时观察到，退火后冷轧大塑性变形使板材横向和纵向组织中形成分布均匀的细小的等轴α晶粒，各向异性更加趋同，如图1.12（c）和1.12（d）所示。这是因为冷轧变形量为79%时板材宽度增量达到335%，发生了剧烈的冷变形，产生更大的畸变能，为再结晶形核提供更有利的条件，因此横向等轴晶粒更加均匀细小。由于冷轧板材宽度限制，无法进行横向力学性能检测，这是今后的研究方向之一。经计算，不同冷变形量TC16板材经退火后，其α相和β相含量略有差异：当变形量为18%时，β相百分含量为43%；当变形量为39%时，β相百分含量为38%；当变形量为47%时，β相百分含量为40%；当变形量为73%时，β相百分含量为41.5%；当变形量为79%时，β相百分含量为52%。由于β相硬度小于α相硬度，随着冷变形量增加，硬度有下降趋势。（a）39%（b）48%（c）73%（d）79%图1.11不同压下量TC16板材退火后SEM组织Fig1.11SEMmicrostructuresofTC16sheetswithdifferentreductionsafterannealingtreatment（a）39%（b）48%（c）73%（d）79%图1.12不同压下量TC16板材退火后微观组织Fig1.12MicrostructureofTC16platesafterannealingatdifferentpressures1.5.2力学性能将板材进行780℃保温2h炉冷至550℃的退火处理，不同压下率的板材经拉伸测试，力学性能如表1.5所示；应力应变曲线如图1.13所示。表1.5退火态TC16冷轧板材力学性能Table1.3MechanicalpropertiesofTC16cold-rolledsheetsafterannealingReductionrateRm/MPaA/%Z/%39%877.2825.0258.0448%857.6316.8142.1173%831.3117.9554.94TC16板材经退火后，随着冷轧变形量的增加，抗拉强度也会变大。当冷变形量为73%时，板材的拉伸断面收缩率为54.94%，抗拉强度为831.31MPa，伸长率为17.95%，相比未退火之前形变量73%冷轧板材，降低了24%，得到明显的回复。是因为较大的变形使钛合金晶格发生畸变，使钛合金内部能量增加。而当板材退火处理时，晶格发生了点缺陷以及位错运动从而将运动的晶格重新组合，让多余的畸变能释放出来了，随着变形量越大，畸变能越来越高，最终回复的越强烈。图1.13不同压下量退火态TC16板材应力-应变曲线Fig1.11Stress-straincurvesofannealedTC16sheetswithdifferentreductions1.5.3显微硬度退火后冷轧TC16钛合金显微硬度均明显小于冷轧态时硬度，如图1.14所示。相对未变形的棒材，显微硬度有所提升，但不明显，随着冷变形的增加，显微硬度基本保持在300HV左右。这是因为在相同退火条件下不同的冷变形量为再结晶形核提供的畸变能是不同的，那么发生的再结晶程度也不同，即冷变形量越大，形成的纤维晶粒越多，提供的畸变能也越大，有利于成核所需的能