钛合金及应用讲义 (21).pdf

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1、1 知知识识点点讲讲义义 授课题目 第 5 章 钛合金的高温性能 知识点 5 不同蠕变条件下的显微组织观察 教学目的 和要求 理解高温钛合金经热处理和+热处理 教学重点 不同温度下合金的蠕变 教学难点 无 教学进程 教学内容、教学设计、教学过程 教学目标教学目标 1：对 Ti600 高温钛合金在不同条件下测试其蠕变性能,教学内容及过程设计：1.Ti600 合金在 600 摄氏度、150MPa、100h 蠕变条件下,抗蠕变强度性能优异,比较 1 号和 3 号样品的性能,由于后者采取了预蠕变的方法,使得合金的残余变形产生很大差异。2.同时,Ti600 合金对温度的敏感程度要高于应力的变化程度,经+

2、热处理(1020 摄氏度、1h、AC+650 摄氏度、8h、AC)的试样其蠕变性能明显低于热处理(1060 摄氏度、1h、AC+650 摄氏度、8h、AC)的试样。（1）考虑到组织结构特征,说明在高温时晶内强度及晶界强度都降低,但晶界强度降低快,高温时晶内强度起主要作用。（2）而针状组织互相齿合,其结合强度高于一般的晶界,针状界面间相对滑动大为减弱。高温强度大,蠕变性能较好,因此针状组织的抗蠕变性能明显高于等轴组织的抗蠕变性能。教学目标教学目标 2：各种实验条件下的组织形貌及二相粒子析出特征 教学内容及过程设计：1.硅化物粒子对基体的变形起着一定的阻碍作用,位错大量塞集于硅化物粒子处,阻碍其变

3、形，第二相弥散粒子产生的错配应力场能阻碍位错运动,提高合金的强度尤其是高温强度和蠕变抗力。2.根据热强理论,可用结晶时形成难熔夹杂物对合金进行强化。教学目标教学目标 3：不同温度下合金的蠕变 教学内容及过程设计：1.不含 Si 的 Ti40 合金在 620的蠕变性能很差,40min 后即卸载。蠕变速率和蠕变断裂寿命是描述蠕变行为好坏的主要参数 2.根据蠕变理论,稳态蠕变速率即最小蠕变速率是反映材料蠕变行为的特征量。3.合金在蠕变后测得合金的蠕变应变随时间的变化曲线：随时间的增长,蠕变应变不断增加,但蠕变速率不断下降,即蠕变抗力不断增加。各试样开始处于蠕变减速阶段,2 而后进入稳定蠕变阶段。教学

4、目标教学目标 4：不含 Si 的 Ti40 合金蠕变前后组织结构照片对比观察 教学内容及过程设计：1.不含 Si 的 Ti40 在 620下,位错密度大,塞积应力变大,位错的割阶和攀移更易进行,滑移系增多,位错运动的阻力变小,变形量变大。2.同时,温度较高情况下,原子和空位扩散加快,这都增加了蠕变速率,导致变形量极大。因此,不含 Si 的 Ti40 合金 460540蠕变时,位错的滑移和攀移起着主要作用,合金蠕变受位错和扩散双重机制控制。教学目标教学目标 5：不含 Si 的 Ti40 合金 460540蠕变时,位错的作用 教学内容及过程设计：1.在 540620,位错运动阻力变小,原子和空位扩散进一步加剧。温度越高,扩散速度越大,蠕变变形越大,合金蠕变受扩散控制。但扩散机制在 540620所起的作用比其在 460540温度范围内要大得多。2.在扩散控制的蠕变过程中,晶界滑移也会起一定的作用。但晶界滑移机制并不是一个独立的机制,必须借助于原子的扩散流动并与此相协调,才可能使高温变形继续。晶界滑动和扩散协调交替进行,产生了蠕变变形。3.另外,由于扩散流动会使晶粒拉长,使相邻晶粒有发生分离的趋势。为了保持在扩散流动中晶界的连续性,相邻晶界的滑移也是必要的。4.高温钛合金中大都添加了少量合金元素硅,硅在抗蠕变的热强钛合金中得到了广泛的应用,效果良好。