粉末冶金超細晶γ-TiAl基合金的制備及高溫壓縮性能研究.pdf

1、TiAl基金屬間化合物兼顧金屬的塑性、陶瓷的高溫強度，又具有低于4.5kg/cm3的密度、遠高于傳統(tǒng)高溫合金的高溫比強度、高溫抗氧化性和耐腐蝕性，在航空航天、汽車、石油等領域具有廣泛的應用前景，但其室溫脆性大、延性低嚴重阻礙了它的發(fā)展。因此，解決TiAl金屬間化合物材料加工成形困難，獲得組織成分均勻、致密度高的高性能構件，會極大地促進TiAl合金在航空、航天等領域的應用，也會為新材料的研制和開發(fā)提供新的思路和方法。
　　本文針對成

2、分為Ti-45Al-8Nb、Ti-45Al-10Nb和Ti-45Al-12Nb三種合金粉末，采用高能球磨方法獲得納米級超細粉末，經真空熱壓燒結，獲得了雙相等軸狀γ-TiAl和α2-Ti3Al超細合金組織。主要探究粉末冶金方法制備的Ti-45Al-xNb(x=8、10、12)超細晶合金在高溫變形過程中真應力-應變特點和組織演化規(guī)律，并研究了該合金在熱變形過程中組織界面處形成的錯配結構、界面結合的位向關系以及形變發(fā)生時最優(yōu)取向。研究結果表明

3、：
　?。?）Ti-45Al-8Nb、Ti-45Al-10Nb和Ti-45Al-12Nb三種成分混合粉末經25h高能球磨，粉末顆粒度達到納米級，隨著合金元素Nb含量的增加，細化效果越來越明顯，說明Nb元素可以提高粉末細化強度；合金粉末在細化的同時有Ti3Al、TiAl3和Ti3Al5新相的生成，實現(xiàn)了復合粉末的合金化。
　?。?）Ti-45Al-8Nb、Ti-45Al-10Nb、Ti-45Al-12Nb三種球磨后超細粉末經高

4、溫真空熱壓燒結都獲得的γ-TiAl和α2-Ti3Al雙相超細等軸狀合金組織，合金基體尺寸都介于100~200nm，α2-Ti3Al顆粒達到納米級，Ti-45Al-8Nb致密度最高為90.93％。
　?。?）Ti-45Al-8Nb、Ti-45Al-10Nb和Ti-45Al-12Nb三種成分的TiAl基合金對溫度和應變速率都比較敏感，形變溫度越高，應變速率越慢，峰值流變應力越小。在相同變形條件下Ti-45Al-10Nb的流變應力最大，

5、Ti-45Al-12Nb的最小，對比三種合金Ti-45Al-10Nb的加工硬化能力更強。
　?。?）Ti-45Al-12Nb合金在1100-1200℃/0.01-0.0001s-1熱變形條件下，Ti-45Al-12Nb合金應變敏感系數(shù)m為0.61，高溫變形激活能Q值為496kJ·mol-1，建立了該合金經粉末冶金(機械球磨+真空熱壓燒結)制備超細晶TiAl雙相合金的高溫熱變形本構方程為：
　　ε=e34.54[sinh(0.

6、039σ)]1.65exp(-496000/RT)???
　　（5）Ti-45Al-8Nb合金高溫變形后的組織晶粒主要以位錯的滑移和孿生方式變形，晶粒以旋轉、彎曲、伸長開啟變形，晶界處存在一些位錯網，且在高溫變形中，γ/γ、α2/γ和α2/α2界面不同于層片狀γ-TiAl、α2-Ti3Al雙相合金中界面中存在固定的位向關系。γ/γ之間更易形成以(001)晶面為對稱的孿晶，α2/γ和α2/α2界面間更易形成超點陣的位錯結構，本實驗發(fā)