不同热处理条件下钛合金的显微组织分析.docVIP

毕业设计(论文)开题报告 题目： Ti6Al4V合金不同热处理态下显微组织分析 2011年 1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.1研究背景 1.1.1钛合金的发展 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，它是第四周期第四族中的过渡元素，钛的比重在20℃时为4.5g/cm3，介于铝（2.7g/cm3）和铁（7.6g/cm3）之间，但比强度高于铝和铁。经过适当的热处理后其强度可以达到1500MPa以上，这对于钢来说，在制作工艺上是非常难以达到的。正是由于钛及钛合金所具有的密度小、高比强度、耐高温、耐腐蚀、无磁、透声、抗冲击振动及生物相容性好等良好的综合性能，而在航空、航天、国防、民用、体育及生物医学等各个领域开辟了广阔的应用前景[1,2] 自海绵钛工业化以来，钛在工业上的广泛应用推动了钛工业的迅速发展，钛的生产能力正在逐年提升，并将陆续超过铅、锌、铜成为名副其实的第三金属。世界上已探明的钛资源(以TiO2计)共有2418亿吨，具有经济开采价值的探明储量 (经济储量 )13182亿吨。然而，由于冶炼困难，必须使用氯气与惰性气体或者在真空中进行，海绵钛的生产国至今仍限于日本、美国、俄罗斯和中国[3]。 钛及钛合金的高速发展，是与航空和航天技术的发展以及本身所特有的优异性能是分不开的。如20世纪50～60年代，钛及钛合金的研究刚起步时主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金；70年代开发出一批耐蚀钛合金；80年代以来，耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构。 1.1.2钛合金的制备技术 钛合金材料的生产技术已达到较高水平，近年在技术量变上不断取得一定进展。在钛合金传统的熔炼、铸造和成型工艺技术基础上开发并应用了不少新工艺、新技术。 在熔炼方面，冷床炉熔炼技术已成功应用于工业化生产，能熔炼25t重的无偏析和夹杂铸锭。俄罗斯发展了一种类似于冷床炉的熔炼技术，即“凝壳—自耗电极熔炼”。此外，冷坩埚熔炼技术近来也有较大发展，与离心浇铸工艺结合用于钛铸件精密铸造，目前正在制造第二代冷坩埚熔炼炉。第二代冷坩埚炉可大大提高熔化能力，缩短熔炼时间，实现完全悬浮熔炼，消除金属凝壳。 我国已将研究感应凝壳熔炼技术列入重点研究项目，在钛合金的熔炼技术方面也取得了很大的发展。 在铸造方面：失蜡法铸造现称熔模精密铸造，是一种少切削或无切削的铸造工艺，应用广泛，适用于各种类型、各种合金的铸造，生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他铸造方法要高，复杂、耐高温、不易加工的铸件均可用熔模精密铸造。钛合金熔模精密铸造典型工艺有石墨熔模型壳，金属钨面层陶瓷型壳，氧化物陶瓷型壳，适于制造简单形状的钛铸件。 近年来，钛的铸造技术主要发展了冷坩埚+离子浇铸技术、真空吸铸技术和真空压铸技术。 冷坩埚+离心浇铸技术、真空吸铸和压铸技术已使产品质量进一步提高。冷坩埚感应熔炼后进行离心浇铸生产钛合金铸件，可以节省原材料、降低预热成本、并提高铸件精度、消除缩孔和疏松。 真空吸铸法是将悬浮熔炼技术和真空吸铸技术结合在一起的精密铸造方法。该方法铸造速度快，无滞流及气泡卷入等现象产生，该技术广泛用于高尔夫球杆头等薄壁型产品生产，真空压铸法采用金属模取代陶瓷模后，产品质量较好，成本降低[4,5,6]。 1.1.3钛合金的应用 钛及其合金以其优异的综合性能不仅大量应用在航空、航天工业，而且在化工、石油、冶金、造纸、纺织，机械仪器、能源、医疗卫生等工业中也有着十分重要的应用。 （1）航空航天业 目前，钛及其合金主要用于航空航天和军事工业。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。近年来，美国为了继续保持它的空中优势，正在发展下一代先进飞机，如 X-30、X-31等，将把现有发动机的推力比增加 1倍以上。这些飞机的发展自然离不开钛，钛的用量将占飞机结构重量的 20%～30%，同时，这些发展计划也推动了一些新合金如TixAly以及 Ti基复合材料的发展和应用。作为美国竞争对手的俄罗斯也一直注重航空航天业钛材的使用量。其航空工业主要使用4种钛合金:板材用合金、锻件、紧固件用合金以及铸造合金。在其军事用途包括用于导弹、航海、精密机械等领域。 （2）船舶行业 钛合金在海洋条件下有着极其优良的耐腐蚀性能、高的比强度、无磁等特点，因而被应用于船舶工业。目前，钛在舰船上已应用的部位有船体结构、耐压壳体、螺旋桨和桨轴、通海管路、阀及附件、各类管接头、动力驱动装置、热交换器、声学装置零部件、系泊装置等。 （3）化工、汽车及能源等工业的应用 化工、冶金、造纸、制碱、石油、和农药工业是使用钛合金的最早行业，也是