原位自生(TiC+TiB)-Ti-1100復(fù)合材料的熱氫處理研究.pdf

1、隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，具有高強(qiáng)度、高彈性模量、低密度的高溫鈦合金受到了廣泛關(guān)注。而鈦基復(fù)合材料具有比鈦合金更高的比強(qiáng)度、更優(yōu)異的高溫性能和蠕變性能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。然而高溫變形塑性差、流變應(yīng)力大、設(shè)備要求高等特點使高溫鈦合金基復(fù)合材料的熱加工變得困難，從而大大限制了這種材料的實際應(yīng)用。近些年發(fā)展起來的熱氫處理技術(shù)，能夠改善鈦合金的高溫塑性，降低熱變形的流變應(yīng)力和成形溫度，這為改善高溫鈦合金基復(fù)合材料的熱加工性能提供了一條新的思

2、路。本工作便是針對高溫鈦合金基復(fù)合材料的難加工問題，首先原位合成了綜合性能良好的Ti-1100基復(fù)合材料，研究了置氫材料的微結(jié)構(gòu)、相變點以及顯微硬度，進(jìn)行了超塑性研究，簡單探討了失效機(jī)制。得出如下主要結(jié)論：
　　利用鈦、碳化硼粉末和石墨之間的反應(yīng)，在真空自耗爐中兩次重熔制備了三種不同增強(qiáng)體含量的Ti-1100基復(fù)合材料。拉伸試驗發(fā)現(xiàn)，隨著增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)增加鈦基復(fù)合材料的室溫和高溫強(qiáng)度都明顯提高，室溫和高溫延伸率分別在13％和23%

3、以上。
　　研究了鈦基復(fù)合材料置氫后微結(jié)構(gòu)、相變和顯微硬度的變化。過量氫元素的加入導(dǎo)致鈦基復(fù)合材料中少許氫化物的析出，由于氫的滲入，Ti相晶格膨脹，晶格常數(shù)變大；置氫顯著降低了兩種Ti-1100基復(fù)合材料的相變溫度；另外，其顯微硬度也都由于氫的加入而降低。
　　高溫超塑拉伸試驗中，增強(qiáng)體含量為5 vol.%時，置氫Ti-1100基復(fù)合材料最大延伸率為294%；而10 vol.%（TiB＋TiC）增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料最大延伸率為2

4、56%。在研究溫度范圍內(nèi)，置氫明顯提高了材料的延伸率。
　　置氫顯著降低了兩種 Ti-1100基復(fù)合材料的最佳超塑變形溫度和流變應(yīng)力，提高了最佳初始應(yīng)變速率；流變應(yīng)力隨溫度升高而下降，隨初始應(yīng)變速率增大而增加；另外氫的加入還降低了Ti-1100基復(fù)合材料的變形激活能。
　　分析了不同初始條件變形后的微觀形貌，較低的應(yīng)變速率不一定得到較高的延伸率是因為在高溫下較長時間晶粒的再結(jié)晶長大會降低了材料塑性。變形前后SEM照片對比分析