TiAl二元合金和Ti44Al6Nb1Cr固態(tài)置氫及組織性能研究.pdf

1、TiAl合金作為下一代輕質(zhì)高溫結(jié)構材料具有較好的綜合力學性能，作為航空發(fā)動機材料有極大的發(fā)展?jié)摿?。然而TiAl合金室溫延展性差，高溫下變形抗力大，因此生產(chǎn)成本較高，在市場上的應用率較低。熱氫處理技術能夠降低熱塑性加工時的流變應力，同時提高冷塑性變形時的變形極限，提高合金的加工性能。因此系統(tǒng)的研究熱氫技術對TiAl合金加工性能的影響，可以加快TiAl合金的工業(yè)化應用進程。
　　本文首先研究了氫流量、置氫時間、置氫溫度對Ti-44Al

2、-6Nb-1Cr合金和二元合金Ti-44Al、Ti-48Al置氫量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)合金中置氫量隨氫流量、保溫時間、溫度增加而增加。氫流量和置氫時間有合適范圍，超過范圍后對置氫量影響較小，但置氫溫度增加時置氫量會不斷增加。
　　本文對三種TiAl合金置氫前后的室溫組織和力學性能變化進行了研究。發(fā)現(xiàn)Ti-44Al-6Nb-1Cr合金置氫后B2相體積分數(shù)明顯增加，片層有所細化。TiAl二元合金置氫前后組織變化不太明顯，但置氫溫度達到β相

3、轉(zhuǎn)變溫度后還是會出現(xiàn)片層細化現(xiàn)象。對TiAl二元合金的室溫力學性能進行研究，室溫壓縮實驗表明，置氫可以使二元合金的室溫變形抗力減小，極限變形率增大，也就是說置氫可以提高二元合金的冷塑性成形能力。
　　本文還通過熱模擬試驗重點研究了置氫對三種TiAl合金高溫變形行為的影響，并通過后續(xù)變形組織的觀察，對置氫影響合金高溫變形行為的機理進行了分析。熱模擬試驗結(jié)果表明，溫度升高時合金流變應力下降明顯，而相同溫度條件下置氫對合金高溫變形時流動

4、應力影響顯著，總體上隨著置氫量的增加合金流動應力不斷降低，峰值應力降低幅度可達30-40％。對變形組織進行觀察發(fā)現(xiàn)Ti-44Al-6Nb-1Cr合金和二元合金的變形機理有很大差別。Ti-44Al-6Nb-1Cr合金變形時主要依靠B2相的協(xié)調(diào)作用，氫提高其高溫塑性機理主要是因為氫作為β相穩(wěn)定元素使合金中B2相含量增加，合金滑移系增多，變形協(xié)調(diào)性能增強。
　　TiAl二元合金無B2相存在，變形時主要依靠γ相位錯的滑移和遷移，變形初期變