【摘 要】
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亚稳β钛合金具有高比强度,是兼顾减重及强度的航空航天用理想轻质金属材料之一。随着航空航天事业的不断发展,对于亚稳β钛合金的力学性能提出了越来越高的要求。本文以一种亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr（wt.%）为研究对象,针对经过不同工艺路径的热处理后合金的显微组织、室温拉伸性能以及低周疲劳行为开展研究工作,以期为该合金在工业应用过程中热处理工艺的制定以及服役时的疲劳性能提供参考
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亚稳β钛合金具有高比强度,是兼顾减重及强度的航空航天用理想轻质金属材料之一。随着航空航天事业的不断发展,对于亚稳β钛合金的力学性能提出了越来越高的要求。本文以一种亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe-2Zr（wt.%）为研究对象,针对经过不同工艺路径的热处理后合金的显微组织、室温拉伸性能以及低周疲劳行为开展研究工作,以期为该合金在工业应用过程中热处理工艺的制定以及服役时的疲劳性能提供参考。主要研究结果如下:对合金分别进行固溶+单级时效处理、固溶+双级时效处理和固溶+空冷+炉冷处理。经过不同工艺路径的热处理后,合金中均析出了次生α相,且析出相的形貌、尺寸和数量等均不同。固溶+单级时效态合金在晶内析出了尺寸均匀且分布弥散的短棒状次生α相,晶界处析出了连续的晶界α相;固溶+双级时效态合金也析出了晶内α相及晶界α相,但部分晶内α相尺寸较为粗大,在粗大晶内α相之间夹杂了更加细小的次生α相,其中预时效的温度是次生α相平均间距的主要影响因素;固溶+空冷+炉冷态合金中析出的晶内α相的形貌转变为细长的针状,除了形成晶界α相以外,还形成了沿晶界α相形核并向晶内平行生长的WGBα相。不同热处理状态合金的室温拉伸性能差异较大,固溶+空冷+炉冷态合金的强塑性匹配相对较好,其抗拉强度为1421MPa,屈服强度为1324MPa,断后伸长率为7.7%,其次为固溶+单级时效态合金,固溶+双级时效态合金的强塑性匹配均相对较差。结合不同热处理状态合金的显微组织以及室温拉伸实验结果,定量分析了次生α相对于合金强度的影响规律及机制,结果表明次生α相平均间距是合金强度的主要影响因素,随着次生α相间距的增大,合金强度降低。在交变载荷加载下,固溶+单级时效态以及固溶+空冷+炉冷态合金的循环应力响应行为相似。在0.6%-0.8%的较低应变幅下均呈现出循环稳定的特征,在0.9%及1.0%的较高应变幅下则呈现出不同程度的循环软化现象。合金在较高应变幅下呈现的循环软化现象是由于摩擦应力变化与背应力变化耦合影响的结果。在所有外加应变幅下,固溶+单级时效状态下的合金均呈现出更长的低周疲劳寿命。
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