钛基复合材料回火转变研究(附件)【字数：12141】
摘 要摘 要本课题主要研究的是回火对钛基复合材料（TMCs）的组织及力学性能的影响。主要是对轧制后5 vol.% (TiC+TiB)/Ti-6Al-4V材料进行不同温度下的退火，以及在温度为1080℃条件下淬火后不同温度下的回火转变的研究。并且对TMCs进行不同温度等温转变。对热处理后TMCs试验，利用超景深显微观察，扫描电镜（SEM）研究多元增强体钛基复合材料的微观组织。利用X射线衍射（XRD）分析复合材料的相组成；利用显微硬度计了解Ti-6Al-4V不同热处理条件下的硬度变化；利用拉伸试验机测试热处理对TMCs力学性能的影响。从而初步了解不同回火热处理后钛基复合材料力学性能以及组织变化。得到的结论随着退火温度的升高，对于5 vol.% (TiC+TiB)/Ti-6Al-4V钛基复合材料的基体晶粒变得粗大，在800℃温度以上退火时出现了大块的α相。这是因为退火时α相晶粒增长过大，晶粒生长到一起，使晶界难以区分，形成大块的α相。5 vol.% (TiC+TiB)/Ti-6Al-4V钛基复合材料淬火形成了针状的马氏体。回火使得马氏体的分解形成针状的α相。等温相变900℃比700℃的拉伸强度和延伸率都比较高，这是因为900℃出现等轴的α相，等轴α相的拉伸强度和延伸率比片状α相大。关键词 钛基复合材料；热处理；相变
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言： 1
1.2钛的合金相变 1
1.3钛合金热处理方法 2
1.3.1退火 3
1.3.2固溶和时效 4
1.3.3淬火 4
1.4钛基复合材料 5
1.5钛基复合材料的制备工艺 5
1.5.1粉末冶金法 5
1.5.2搅拌铸造法 6
1.5.3挤压铸造法 6
1.6国内外钛基复合材料的研究成果 6
1. 6.1高强钛合金 7
1.6.2低成本享特法 7
1.6.3阻燃钛合金 7
1.6.4耐腐蚀钛合金 7
1.7实验内容及意义 8
第二章 试样的制备及实验内容 9
2.1 实验材料 9
2.2 实验设备 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.2.1 箱式电阻炉 9
2.2.2超景深显微镜 9
2.2.3扫描电镜（SEM) 10
2.2.4 X射线衍射仪(XRD) 11
2.2.5 显微硬度计 11
2.3实验内容 12
2.3.1试样准备 12
2.3.2退火处理： 12
2.3.3淬火处理 13
2.3.4淬火后试样回火处理 13
2.3.5不同温度等温相变 13
2.3.6金相试样制备 13
2.3.7力学试样制备 14
2.3.8组织观察 14
2.3.9硬度测量 14
第三章 实验结论与分析 15
3.1 轧制后钛基复合材料的组织分析 15
3.2 XRD物相分析 15
3.3组织分析 17
3.3.1 退火处理组织分析 17
3.3.2淬火组织分析 20
3.3.3淬火+不同时间回火 21
3.3.4 EDS成分分析 22
3.4不同热处理方式硬度变化 23
3.5盐浴 25
3.5.1盐浴试样组织 25
3.5.2试样拉伸分析 27
结 论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1引言：
钛是一种新金属，钛及钛合金也是一种性能优异的新材料，他被誉为现代金属。钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能好、耐热性能优良、无磁等一系列特性，获得了广泛的应用[1]。在航天、航空、海洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业都是不可缺少的结构材料[2]。
钛和钛合金在的熔融状态下具备较高化学活性，能和人们使用的耐火材料产生一定的化学变化，熔炼和铸造成型有很大的难度[3]。造型材料和造型工艺以及专用的熔炼设备都是特定的。因此，钢、铁、铝、铜等金属及合金在发展和应用方面超过它很大一截。
钛的工业化起步在20世纪60年代，发展时间不长，但是速度非常快。早在70年代就有人对钛和钛基复合材料进行研究，不久之后钛和钛基复合材料就得到了快速的发展。尽管钛基复合材料的研究时间相对来说比较短，然而对于钛和钛和钛基复合材料没有受到影响。钛合金和优质钢的强度差不多，是好的热金属材料的上佳选择[4]。早在2008年，全世界一年的钛产量大约13万吨。伴随着我国经济的飞快发展，钛的需求量在我国变得非常大。2006年4.96万吨，钛材2.77万吨。这件事也是有喜有忧，高兴地是我国钛业的发展壮大，不足之处是产能过剩，影响钛产品的经济效益[5]。
我国钛业技术和美、日、俄相比差距太大。我国的钛业发展还有好长的一段路要走。其中重要的一件事就是必须提高钛业生产技术和科研水平。目前钛的应用增长速度是每年20%，主要在航空，航天方面如美国战机F22、V22采用几种复杂的Ti6Al4V合金件。目前，钛合金铸件的最大尺寸达到直径?1300mm，最大重182kg[5]。
对材料进行热处理可以提高金属材料的力学性能和物理化学性能，发挥材料的潜能，延长金属材料的使用寿命[6]。把钛材进行热处理加工有利增强钛材的竞争力。钛材的热处理一般为退火、淬火、固溶和实效。
1.2钛的合金相变
根据不同的方法可以将钛合金分为不同的类型。根据亚稳定状态相组成可分为α型、近α型、α+β型，近β型亚稳定β型和β型。根据退火后的组织特点可分为α型、α+β型和β型钛合金三大类[7]。
在室温或使用的温度下，α型钛合金下具有α型单相态，不能够进行热处理强化(追灭是唯一的处理方式)，,依靠的主要是固溶强化。在室温强度方面一般低于β型和α+β型钛合金(但高于工业纯钛)，然而在温度较高(500℃、600℃)情况下的强度以及蜕变，在强度方面α型钛合金却是三类钛合金当中最高的，并且组织比较稳定，焊接性能和抗氧化性能比较好，可切削加工性能和耐腐蚀性能也较好，然而在塑性方面比较低(热塑性比较良好)室温冲压性能差。
β型钛合金可以通过热处理方式强化，强度比较高，有良好的压力加工性和焊接性能。但在性能方面不够稳定，有较复杂的熔炼工艺，所以在应用方面不如α型、α+β型钛合金广泛。用途：工作温度低于350℃以下工作的零件，主要的应用在于生产多种热处理(固容、时效)的焊接件和板材冲压件[8]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言： 1
1.2钛的合金相变 1
1.3钛合金热处理方法 2
1.3.1退火 3
1.3.2固溶和时效 4
1.3.3淬火 4
1.4钛基复合材料 5
1.5钛基复合材料的制备工艺 5
1.5.1粉末冶金法 5
1.5.2搅拌铸造法 6
1.5.3挤压铸造法 6
1.6国内外钛基复合材料的研究成果 6
1. 6.1高强钛合金 7
1.6.2低成本享特法 7
1.6.3阻燃钛合金 7
1.6.4耐腐蚀钛合金 7
1.7实验内容及意义 8
第二章 试样的制备及实验内容 9
2.1 实验材料 9
2.2 实验设备 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
2.2.1 箱式电阻炉 9
2.2.2超景深显微镜 9
2.2.3扫描电镜（SEM) 10
2.2.4 X射线衍射仪(XRD) 11
2.2.5 显微硬度计 11
2.3实验内容 12
2.3.1试样准备 12
2.3.2退火处理： 12
2.3.3淬火处理 13
2.3.4淬火后试样回火处理 13
2.3.5不同温度等温相变 13
2.3.6金相试样制备 13
2.3.7力学试样制备 14
2.3.8组织观察 14
2.3.9硬度测量 14
第三章 实验结论与分析 15
3.1 轧制后钛基复合材料的组织分析 15
3.2 XRD物相分析 15
3.3组织分析 17
3.3.1 退火处理组织分析 17
3.3.2淬火组织分析 20
3.3.3淬火+不同时间回火 21
3.3.4 EDS成分分析 22
3.4不同热处理方式硬度变化 23
3.5盐浴 25
3.5.1盐浴试样组织 25
3.5.2试样拉伸分析 27
结 论 29
致谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1引言：
钛是一种新金属，钛及钛合金也是一种性能优异的新材料，他被誉为现代金属。钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性能好、耐热性能优良、无磁等一系列特性，获得了广泛的应用[1]。在航天、航空、海洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业都是不可缺少的结构材料[2]。
钛和钛合金在的熔融状态下具备较高化学活性，能和人们使用的耐火材料产生一定的化学变化，熔炼和铸造成型有很大的难度[3]。造型材料和造型工艺以及专用的熔炼设备都是特定的。因此，钢、铁、铝、铜等金属及合金在发展和应用方面超过它很大一截。
钛的工业化起步在20世纪60年代，发展时间不长，但是速度非常快。早在70年代就有人对钛和钛基复合材料进行研究，不久之后钛和钛基复合材料就得到了快速的发展。尽管钛基复合材料的研究时间相对来说比较短，然而对于钛和钛和钛基复合材料没有受到影响。钛合金和优质钢的强度差不多，是好的热金属材料的上佳选择[4]。早在2008年，全世界一年的钛产量大约13万吨。伴随着我国经济的飞快发展，钛的需求量在我国变得非常大。2006年4.96万吨，钛材2.77万吨。这件事也是有喜有忧，高兴地是我国钛业的发展壮大，不足之处是产能过剩，影响钛产品的经济效益[5]。
我国钛业技术和美、日、俄相比差距太大。我国的钛业发展还有好长的一段路要走。其中重要的一件事就是必须提高钛业生产技术和科研水平。目前钛的应用增长速度是每年20%，主要在航空，航天方面如美国战机F22、V22采用几种复杂的Ti6Al4V合金件。目前，钛合金铸件的最大尺寸达到直径?1300mm，最大重182kg[5]。
对材料进行热处理可以提高金属材料的力学性能和物理化学性能，发挥材料的潜能，延长金属材料的使用寿命[6]。把钛材进行热处理加工有利增强钛材的竞争力。钛材的热处理一般为退火、淬火、固溶和实效。
1.2钛的合金相变
根据不同的方法可以将钛合金分为不同的类型。根据亚稳定状态相组成可分为α型、近α型、α+β型，近β型亚稳定β型和β型。根据退火后的组织特点可分为α型、α+β型和β型钛合金三大类[7]。
在室温或使用的温度下，α型钛合金下具有α型单相态，不能够进行热处理强化(追灭是唯一的处理方式)，,依靠的主要是固溶强化。在室温强度方面一般低于β型和α+β型钛合金(但高于工业纯钛)，然而在温度较高(500℃、600℃)情况下的强度以及蜕变，在强度方面α型钛合金却是三类钛合金当中最高的，并且组织比较稳定，焊接性能和抗氧化性能比较好，可切削加工性能和耐腐蚀性能也较好，然而在塑性方面比较低(热塑性比较良好)室温冲压性能差。
β型钛合金可以通过热处理方式强化，强度比较高，有良好的压力加工性和焊接性能。但在性能方面不够稳定，有较复杂的熔炼工艺，所以在应用方面不如α型、α+β型钛合金广泛。用途：工作温度低于350℃以下工作的零件，主要的应用在于生产多种热处理(固容、时效)的焊接件和板材冲压件[8]。
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