含Mo高鈮TiAl合金高溫變形行為及組織性能研究.pdf

1、TiAl合金作為一種新型輕質(zhì)耐高溫材料，具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能(兼有金屬的高溫韌性和陶瓷的高溫性能），低密度、良好的抗氧化性和抗蠕變性、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度等顯著的優(yōu)點(diǎn)，使其成為發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱結(jié)構(gòu)件的優(yōu)秀候選高溫結(jié)構(gòu)材料之一，具有很好的工程化應(yīng)用潛力。雖然TiAl合金具有很多優(yōu)異的性能，各國(guó)也在 TiAl合金的制備、加工方面取得了豐碩的研究成果。但是 TiAl合金中存在著可動(dòng)位錯(cuò)數(shù)量少、超位錯(cuò)柏氏矢量大和位錯(cuò)交滑移難等問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在使 Ti

2、Al合金的熱加工性差、室溫塑性低，制約了 TiAl基合金工程化應(yīng)用。因此，必須對(duì) TiAl基合金高溫變形行為和機(jī)制進(jìn)行深入研究為 TiAl基合金的熱加工提供指導(dǎo)。
　　本文利用高溫?zé)釅嚎s模擬實(shí)驗(yàn)對(duì) Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金高溫塑性變形行為及其組織演變規(guī)律進(jìn)行了研究，并繪制了其熱加工圖。并在熱模擬在熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指導(dǎo)下進(jìn)行了 Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金的包套擠壓。熱壓縮模擬的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

3、明 Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金的應(yīng)力是正應(yīng)變速率、負(fù)溫度敏感的。Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金的熱變形激活能Q=385.107 KJ/mol。Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金的在熱加工過(guò)程的初期是的變形機(jī)制是以層片晶團(tuán)附近的γ相的位錯(cuò)滑移和孿生為主，不穩(wěn)定的β相的滑移起協(xié)調(diào)變形的作用。變形量增大到一定程度后，材料變形主要是以動(dòng)態(tài)再結(jié)晶γ晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)滑移為主，β相的滑移為輔。鑄態(tài)的

4、Ti-45Al-5Nb-0.8Mo-0.3Y合金的流變軟化主要依靠γ相的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和β相的動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行。根據(jù)能量耗散效率η將熱加工圖分為安全區(qū)域和流變失穩(wěn)區(qū)域。根據(jù)熱加工圖確立了包套擠壓比較合理的工藝參數(shù)，并分析了不同區(qū)域的變形機(jī)制。
　　測(cè)定了鑄態(tài)和擠壓態(tài)的室溫、高溫拉伸性能，并進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熱擠壓后合金的性能獲得了很大的提升。另外，對(duì)鑄態(tài)和擠壓態(tài)的合金的拉伸試樣的斷口進(jìn)行了分析，結(jié)果表明鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金的室溫?cái)嗫谑茱@微

5、組織的影響。鑄態(tài)對(duì)應(yīng)著穿層片解理斷裂，而擠壓態(tài)對(duì)應(yīng)著沿晶斷裂。溫度超過(guò)脆性-韌性轉(zhuǎn)變溫度之后，鑄態(tài)和擠壓態(tài)的斷裂機(jī)制都發(fā)生了改變。鑄態(tài)由低溫的穿層片解理斷裂過(guò)渡為準(zhǔn)解理斷裂，并帶有極少量的韌性斷裂的特征。而擠壓態(tài)則由沿晶斷裂過(guò)渡到韌性斷裂。
　　引入的不穩(wěn)定的β相，改善了合金的熱加工性能。但是合金的室溫較未引入β相的合金的室溫塑性差。為了改善合金的室溫塑性，對(duì)擠壓后的合金進(jìn)行了熱處理探索性實(shí)驗(yàn)，確立了比較合理的熱加工工藝參數(shù)，測(cè)定