近片層組織TiAl脆韌轉(zhuǎn)變行為研究.pdf

1、TiAl金屬間化合物以其低的密度、高的比模量及比強(qiáng)度和優(yōu)異的高溫強(qiáng)度穩(wěn)定性日益引起工程應(yīng)用的廣泛關(guān)注,被譽(yù)為未來可替代高溫Ni基材料的高溫結(jié)構(gòu)材料,具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而,TiAl的極低的室溫塑性嚴(yán)重影響了其應(yīng)用前景。TiAl在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象,其塑性大為提高,為其高溫下的塑性加工提供了便利。
　　本文采用鑄造、等溫鍛造方法獲得Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.4(W+Mo)(at％)鍛坯,并對(duì)其實(shí)施了不同溫度的熱

2、處理,獲得了近片層組織TiAl(NL TiAl)的最終熱處理工藝方案。在1330℃保溫2小時(shí)爐冷的熱處理工藝下,獲得了顯微組織均勻的近片層TiAl的試驗(yàn)材料。
　　在MTS材料測試系統(tǒng)上,對(duì)上述NL TiAl在不同溫度下實(shí)施了下應(yīng)變率分別為1×10-4 s-1、1×10-3s-1和5×10-3s-1的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能測試,并確定了各應(yīng)變率加載下的韌脆轉(zhuǎn)變溫度(BDTT)。測試結(jié)果表明,隨著溫度的提高,流動(dòng)應(yīng)力均不同程度的降低,彈性模

3、量隨之降低,塑性變形量隨著溫度的提高而提高;NL TiAl的BDTT是應(yīng)變率相關(guān)的。其BDTT由5×10-3s-1應(yīng)變率下的1050℃降低到1×10-4s-1應(yīng)變率下的750℃。也即,隨著應(yīng)變率的提高,其BDTT也顯著提高。
　　對(duì)不同溫度應(yīng)變率變形組織進(jìn)行了金相觀察。分析結(jié)果表明,斷口組織隨溫度的演化規(guī)律無明顯的應(yīng)變率相關(guān)性,在各個(gè)應(yīng)變率下基本類似,即由室溫的穿晶斷裂模式過渡為較高溫度下的穿晶斷裂與沿晶斷裂的混合模式,而BDTT

4、以上則為塑性斷裂模式。
　　對(duì)不同溫度應(yīng)變率變形組織進(jìn)行TEM觀察。結(jié)果表明,在BDTT以下準(zhǔn)靜態(tài)條件拉伸變形位錯(cuò)孿晶數(shù)量較少,變形機(jī)理以形變孿生為主,孿晶多呈細(xì)薄平行狀,且在片層晶內(nèi)多與片層晶界呈一定夾角交叉。此外,隨溫度的升高,材料內(nèi)部的孿晶和位錯(cuò)數(shù)量逐步升高。BDTT以上的斷裂試件中位錯(cuò)密度增加明顯,大量的位錯(cuò)呈密集型堆積在片層晶和等軸晶內(nèi),發(fā)生激烈的交互作用。平面位錯(cuò)胞和直線狀位錯(cuò)壁都已發(fā)現(xiàn),表明材料正在進(jìn)行動(dòng)態(tài)回復(fù)過程,