置氫Ti2AlNb基合金板材熱成形性能研究.pdf

1、Ti2AlNb基合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，是新型的高溫結(jié)構(gòu)材料。但是其優(yōu)異的高溫及室溫力學(xué)性能增加了合金的成形難度，嚴(yán)重制約了合金的應(yīng)用。鈦合金氫致增塑作為一種新型的鈦合金加工技術(shù)可以有效地降低鈦合金的變形抗力，增加合金的延伸率，同時(shí)降低模具選材難度及模具成本，增加模具使用壽命，是一種有望解決Ti2AlNb基合金成形加工困難的方法。
　　本文采用固態(tài)充氫法制備了0.1％~0.4%（wt.%）氫含量的Ti2AlNb基合金，研究不同

2、氫含量合金在870℃~990℃，0.0025/s~0.25/s區(qū)間內(nèi)的拉伸力學(xué)性能，當(dāng)含氫量在0.2%（wt.%）時(shí)Ti2AlNb基合金變形抗力降低最多，平均在25%~30%左右，延伸率提高50%~100%左右。在870℃~990℃范圍內(nèi)置氫后合金的熱變形激活能從468.8kJ/mol下降到407.6kJ/mol。
　　分析合金置氫后塑性變形能力提升的原因如下：（1）氫致相變，H作為β相穩(wěn)定元素，使得Ti2AlNb基合金的α2+B

3、2+O→α2+B2相變點(diǎn)從1020℃降到930℃，塑性相B2增多強(qiáng)韌相O減少；（2）相形態(tài)變化，置氫0.2%硬脆相α2相從顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)殚L條狀，均布在新生B2相晶粒晶界處，增加了合金強(qiáng)韌性，使得合金不至于局部過軟產(chǎn)生頸縮斷裂，提高了延伸率；（3）置氫0.2%后變形機(jī)制從晶?；?yōu)橹鬓D(zhuǎn)變?yōu)橐跃Ы缁瑒?dòng)及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主的超塑性機(jī)制；（4）變形時(shí)合金內(nèi)部位錯(cuò)呈現(xiàn)有規(guī)律的帶狀開動(dòng)，大大減小了合金的位錯(cuò)堆積、釘扎強(qiáng)化作用，溫度越高合金位錯(cuò)規(guī)律性排列性

4、越強(qiáng)；（5）氫致弱鍵作用，置氫后彈性模量大幅降低，氫降低了Ti2AlNb基合金內(nèi)部原子間的結(jié)合力。
　　本文同時(shí)還研究了置氫0.2%的Ti2AlNb基合金圓筒拉深性能，在自行設(shè)計(jì)基于萬能電子實(shí)驗(yàn)機(jī)的可變拉深系數(shù)模具上進(jìn)行圓筒拉深實(shí)驗(yàn)。（1）960℃，0.025/s條件下：拉深系數(shù)0.56時(shí)置氫0.2%后 Ti2AlNb基合金起皺消失，壁厚變均勻，成形質(zhì)量優(yōu)異，載荷5.9kN，比0H Ti2AlNb基合金下降約25%；拉深系數(shù)為0.