原位TiB增強(qiáng)高溫鈦合金基復(fù)合材料的組織與性能研究.pdf

1、原位自生鈦基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在航天、航空及汽車(chē)產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，因而有必要對(duì)原位自生法制備的鈦基復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能進(jìn)行深入研究。本文采用真空自耗電極電弧熔煉方法制備了5vol.％TiB增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，研究了鈦基復(fù)合材料的高溫變形行為和組織變化規(guī)律；分析了鑄態(tài)鈦基復(fù)合材料的顯微組織和力學(xué)性能；探討了軋制后鈦基復(fù)合材料的組織與性能；闡述了熱處理工藝對(duì)軋態(tài)鈦基復(fù)合材料板材的室溫組織與性能的影響。
　　通過(guò)T

2、iB2與Ti的化學(xué)反應(yīng)制備了TiB增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，采用三次重熔制得了鈦基復(fù)合材料鑄錠。將鑄態(tài)鈦基復(fù)合材料進(jìn)行高溫變形，得到β相區(qū)的變形激活能為224.54KJ/mol，應(yīng)力指數(shù)為3.81，建立了TiB增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的本構(gòu)方程與峰值應(yīng)力σ的表達(dá)式，為后續(xù)的熱加工提供了理論依據(jù)。
　　鑄錠中基體組織為片層交錯(cuò)的網(wǎng)籃組織，增強(qiáng)相呈短纖維狀與中空狀。鑄錠的上、中、下三個(gè)部分基體組織與增強(qiáng)相形貌存在差異，中心部位的室溫拉伸性能最佳。當(dāng)高

3、溫拉伸溫度由550℃增加到750℃時(shí)，鑄態(tài)鈦基復(fù)合材料的強(qiáng)度逐漸下降，塑性逐漸提高，在550℃時(shí)有最大的抗拉強(qiáng)度675.7MPa，750℃下塑性達(dá)到20.4%。室溫?cái)嗔褭C(jī)理為典型的解理斷裂，550℃時(shí)仍為解理斷裂，600℃與650℃時(shí)是準(zhǔn)解理斷裂，在更高溫度時(shí)為韌性斷裂。鈦基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制主要是細(xì)晶強(qiáng)化與第二相粒子強(qiáng)化。
　　經(jīng)高溫鍛造與β軋制后得到了鈦基復(fù)合材料板材，基體鈦合金由片狀β相與細(xì)針狀α相組成。高長(zhǎng)徑比的TiB被破

4、碎成短針狀與塊狀。軋制后的鈦基復(fù)合材料的室溫強(qiáng)度與塑性較高，與鑄態(tài)相比，抗拉強(qiáng)度提高了62%，延伸率提高5倍多。分析對(duì)比軋后鈦基復(fù)合材料不同方向的高溫力學(xué)性能，研究發(fā)現(xiàn)軋后鈦基復(fù)合材料的力學(xué)性能存在差異。在700℃以下，軋向的鈦基復(fù)合材料與橫向的相比，強(qiáng)度更高，塑性更差。室溫?cái)嗔褦嗫谟纱罅康捻g窩和少量的解理臺(tái)階組成，高溫?cái)嗔褭C(jī)制為韌性斷裂。熱處理后鈦基復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能結(jié)果表明適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢蕴岣哜伝鶑?fù)合材料的室溫強(qiáng)度與塑性，熱