TiAl基合金熱變形行為及高溫力學性能研究.pdf

1、TiAl基合金是具有廣泛應用前景的輕質高強結構材料,然而其熱加工性能較差。本論文通過高溫壓縮模擬試驗結合光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等試驗手段,比較了粉末冶金TiAl基合金和鑄造TiAl基合金的高溫壓縮變形行為,計算了兩種材料的熱變形激活能等材料參數(shù),構建了熱變形的本構方程;基于動態(tài)材料模型建立起了兩種材料的熱加工圖,并依據(jù)加工圖對兩者高溫變形機制進行了闡述。此外,基于優(yōu)化的變形工藝參數(shù),通過熱機械變形制備了粉末冶金TiA

2、l基合金鍛坯,并研究其高溫力學性能。論文的主要結論如下:
　　 (1)粉末冶金TiAl基合金是一種溫度、應變速率敏感材料,其流變應力隨著溫度的升高和應變速率的降低而降低。該材料熱變形過程的本構方程為:(ε)=9.92×1010[sinh(0.0070σ)]2.28exp[-356.15/(RT)]在高應變速率(＞0.1s-1)變形時,功率耗散率η最小。此時,材料落入流動失穩(wěn)區(qū)域,出現(xiàn)表面開裂。在1000℃-1100℃的溫度區(qū)間,

3、應變速率為0.001s-1-0.01s-1時,η值在35％-60％之間;并在1100℃,應變速率為0.01s-1時出現(xiàn)局部極大值,約為66％。該區(qū)域功率耗散峰值的出現(xiàn)是由于動態(tài)再結晶過程。在高溫(1150℃),低應變速率(0.001s-1)變形時,功率耗散率達到最大值。此時,材料發(fā)生超塑性變形。
　　 (2)與粉末冶金TiAl基合金類似,鑄造TiAl基合金也是溫度、應變速率敏感材料,其流變應力隨著溫度的升高和應變速率的降低而降低

4、。該材料熱變形過程的本構方程為:(ε)=4.63×1011[sinh(0.0046σ)]3.22 exp[-380.99/(RT)]鑄造TiAl基合金的高溫變形機制以層片晶團的扭折、彎曲及動態(tài)再結晶過程為主。合金在高溫(1150℃),低應變速率(≤0.01s-1)下變形后組織中β(B2)相含量明顯減少直至消除。在1150℃,0.001s-1下壓縮變形時,鑄態(tài)材料由于動態(tài)再結晶晶粒的異常長大導致該區(qū)域功率耗散值有減小趨勢。