自生(TiB+TiC)混雜增強高溫鈦基復合材料的制備及組織性能研究.pdf

1、自生鈦基復合材料是一種新型的輕質(zhì)耐高溫材料,在航空航天及汽車制造等領域具有廣泛的應用前景,因此有必要對其制備工藝、顯微組織及力學性能進行系統(tǒng)的研究。本文采用真空自耗電極電弧熔煉技術(shù)制備了3vol.％(TiB+TiC)混雜增強高溫鈦基復合材料;并對鈦基復合材料鑄錠的顯微組織及力學性能,高溫熱壓縮變形行為,高溫鍛造及鍛后熱處理工藝進行了系統(tǒng)研究。
　　采用真空自耗電極電弧熔煉(VAR)技術(shù),通過B4C、C與Ti發(fā)生自生合成反應制備了3

2、vol.%(TiB+TiC)混雜增強高溫鈦基復合材料鑄錠。增強體比較均勻地分布在基體上,TiB呈針狀和短纖維狀,TiC呈塊狀和近等軸狀,基體為網(wǎng)籃狀組織。從邊緣到心部,晶粒尺寸有依次增加趨勢,增強相形貌也有變化。室溫和高溫拉伸結(jié)果顯示,心部區(qū)域室溫性能相對較好,抗拉強度為1047.5MPa,延伸率為0.3%,700℃拉伸的抗拉強度仍舊可保持在538.9MPa,延伸率為13.5%。室溫斷裂機制為解理斷裂,600℃和700℃時的斷裂機制為準

3、解理斷裂,800℃時為韌性斷裂。鈦基復合材料的強化機理有細晶強化、固溶強化以及增強相承載強化。
　　采用熱物理模擬實驗,研究了鈦基復合材料高溫變形行為,得到(α+β)相區(qū)的平均熱變形激活能為676.515KJ/mol,應力指數(shù)為3.316,構(gòu)建了本構(gòu)方程及峰值應力σ的關(guān)系式,為后續(xù)的熱加工過程中設備的選擇和工藝的制訂提供支持。揭示了鈦基復合材料高溫變形過程中的組織演變規(guī)律,高溫低應變速率條件下,基體組織等軸化。同時得出優(yōu)化的熱加工

4、工藝參數(shù)為變形溫度1050℃,應變速率0.01s-1。
　　高溫鍛造制備了表面完整無裂紋的鍛坯,鍛坯橫截面1/2r處為細小等軸狀組織,心部以層片狀組織為主,長徑比較大的TiB被折斷,沿垂直于鍛造方向定向排列。1/2r處室溫抗拉強度和延伸率相對較高,心部區(qū)域次之,與鑄態(tài)相比,抗拉強度提高11.1%,延伸率提高139.5%。在700℃拉伸時的抗拉強度為600.3MPa,延伸率為28.4%。室溫斷裂機制為準解理斷裂,高溫斷裂機制為韌性斷