论文摘要：Ti-55531合金热处理工艺对显微组织及力学性能的影响规律研究

Ti-55531钛合金是一种新型的高强近β钛合金，名义成分为Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr。该合金具有优良的强度和韧性，因而非常适合于需要承担较大应力的零部件的生产，在航空航天工业中日益受到青睐。由于Ti-55531钛合金合金化程度较高，合金组织对热处理工艺较为敏感，热处理工艺对合金组织与力学性能的影响规律尚不明确。本文以Ti-55531钛合金锻件的开发为背景，从Ti-55531钛合金显微组织的定量表征入手，通过显微组织的定量表征和统计分析，系统研究了在退火和固溶时效处理工艺下Ti-55531钛合金显微组织与力学性能的变化规律，探讨了Ti-55531钛合金显微组织与力学性能间的相关性。

在退火热处理方面，研究了单相区等温退火、两相区等温退火以及双重退火中退火工艺参量变化对Ti-55531钛合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明，单相区退火后合金为有粗大β晶粒的魏氏组织；随着退火温度的升高，β晶粒尺寸增大，晶界α相不连续度降低，α相比例在小范围内波动；另外，第二阶段退火温度的升高将带来次生α相形核率的降低和相的长大。两相区等温退火后合金组织为条状α相、等轴状α相和β转变组织；随着退火温度的提高，等轴状α相比例呈降低的趋势，晶界α相增多。

在固溶时效处理方面，研究了分别在单相区和两相区进行固溶时效处理，固溶温度和时效温度等工艺参量对Ti-55531钛合金显微组织及力学性能的影响规律。结果表明，经两相区固溶时效处理，Ti-55531钛合金组织为等轴状初生α相与β基底.随着固溶温度的增大，等轴状初生α相的相比例和尺寸均呈降低的趋势，次生α相的相比例增大，长宽比增大；随着时效温度的提高，初生α相比例增大，次生α相的比例和单位面积相界面长度均呈减小的趋势。单相区固溶时效后合金组织为含析出相的等轴β晶粒，强化效果明显，但塑性较差。

在此基础上，本文进一步探讨了在单相区退火处理和两相区固溶处理中Ti-55531钛合金显微组织与力学性能间的相关性。结果表明，单相区退火后组织中β晶粒尺寸与延伸率、静韧度和裂纹形成功负相关；晶界α相不连续度与静韧度正相关；针状α相比例和相界面长度与抗拉强度正相关。两相区固溶处理后合金等轴α相比例与抗拉强度负相关，与延伸率、静韧度和裂纹形成功正相关；次生α相比例与合金抗拉强度正相关，与延伸率、静韧度和裂纹形成功负相关。

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