Ti2AlN-TiAl復(fù)合材料高溫強(qiáng)度及變形機(jī)理的研究.pdf

1、本文采用粉末冶金的方法制備了Ti-47Al合金、20％和50%體積分?jǐn)?shù)Ti2AlN相增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料，通過(guò)熱處理獲得均勻的片層組織。使用Gleeble-1500D熱模擬試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了三種材料在不同溫度、不同應(yīng)變速率下的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線和高溫壓縮強(qiáng)度，采用金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電子顯微鏡觀察了壓縮變形前后的微觀組織，計(jì)算了不同溫度下的變形激活能，討論了不同變形條件下高溫壓縮強(qiáng)度的變化規(guī)律以及復(fù)合材料的強(qiáng)化效果，初步探討熱變形行為及

2、變形機(jī)理。
　　研究表明，在所選溫度(800～1100℃)和應(yīng)變速率(0.001~0.1s)范圍內(nèi)，Ti-47Al合金及Ti2AlN/TiAl復(fù)合材料高溫壓縮時(shí)的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線可分為三階段：彈性變形階段、加工硬化階段和硬變軟化階段。曲線上的應(yīng)力峰值定義為壓縮強(qiáng)度，其值隨著溫度的升高而下降，隨著應(yīng)變速率的提高而提高。在高溫高應(yīng)變速率和低溫低應(yīng)變速率兩個(gè)區(qū)間內(nèi)復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度。在1100℃、應(yīng)變速率為0.1s-1條件下，復(fù)合

3、材料壓縮強(qiáng)度達(dá)到618.4MPa，相對(duì)于Ti-47Al基體合金提高50.24%。-1
　　組織分析表明，高溫壓縮過(guò)程中片層縱向與變形方向夾角減小，晶粒內(nèi)部片層彎曲。Ti-47Al合金低溫變形方式主要是晶界滑移和晶粒內(nèi)部片層彎折；高溫壓縮變形機(jī)制為晶內(nèi)位錯(cuò)滑移和晶界滑移；Ti2AlN/TiAl復(fù)合材料壓縮變形機(jī)制為晶內(nèi)位錯(cuò)滑移，TiAlN起到阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的作用；2
　　計(jì)算得到Ti-47Al合金在800～1100℃、0.001

4、~0.1s范圍內(nèi)的變形激活能平均值為398.6KJ/mol，20%和50%Ti2AlN/TiAl復(fù)合材料在800～1100℃范圍內(nèi)的變形激活能平均值與應(yīng)變速率有關(guān)，應(yīng)變速率在0.001~0.01s-1范圍內(nèi)變形激活能分別為566.8KJ/mol和547.8KJ/mol，在0.01~0.1s-1范圍內(nèi)的變形激活能分別為334.1KJ/mol和352.0KJ/mol。透射電鏡分析揭示Ti-47Al合金及Ti2AlN/TiAl復(fù)合材料變形時(shí)片