TiAl基合金高溫變形行為及組織演化的研究.pdf

1、TiAl基合金具有優(yōu)異高溫強(qiáng)度、抗氧化和抗蠕變等特性，被評為最有發(fā)展前景的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料，然而其熱加工性能較差，限制了其廣泛應(yīng)用。
　　本論文通過熱模擬壓縮試驗(yàn)，分別研究了鑄造TiAl基合金和粉末冶金TiAl基合金的高溫壓縮變形行為，對合金的高溫流變應(yīng)力進(jìn)行了摩擦和溫度修正，計(jì)算了兩種合金的材料參數(shù)，基于修正后的流變應(yīng)力，構(gòu)建了熱變形的本構(gòu)方程和熱加工圖，并依據(jù)加工圖對其高溫變形機(jī)制進(jìn)行了分析。借助以上研究，以期獲得合理的熱加工

2、參數(shù)。此外，本論文對鑄造TiAl基合金的β(B2)相消除進(jìn)行了研究，以提高合金材料的室溫塑性和斷裂韌性。
　　Ti-43Al-4Nb-1.4W-B合金組織隨B含量增加，細(xì)化作用逐漸明顯，當(dāng)B含量為0.6％時(shí)，鑄態(tài)Ti-43Al-4Nb-1.4W-B合金組織細(xì)化效果最好。鑄造TiAl基合金是溫度、應(yīng)變速率敏感材料，其流變應(yīng)力隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而降低。合金的高溫流變應(yīng)力與應(yīng)變速率和變形溫度之間較好地滿足雙曲正弦函數(shù)關(guān)系，在

3、應(yīng)變?yōu)?.4時(shí)，其高溫變形本構(gòu)方程為:(ε)=e31.9[sinh(0.0057σ)]2.8 exp(-419.21/RT)其高溫塑性變形流變行為可以用以應(yīng)變?yōu)樽宰兞康奈宕味囗?xiàng)式進(jìn)行描述，該模型可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測合金的流變應(yīng)力。鑄造TiAl基合金的高溫變形機(jī)制以層片晶團(tuán)的扭折、彎曲及動態(tài)再結(jié)晶過程為主。并且依據(jù)加工圖成功模擬了實(shí)驗(yàn)合金在工業(yè)調(diào)下的鍛造。
　　對Nb顆粒韌化PM-TiAl基合金的流變應(yīng)力進(jìn)行了摩擦和溫度修正，其高溫塑

4、性變形流變應(yīng)力隨著溫度升高而減小，隨應(yīng)變速率增大而增大。Nb顆粒韌化PM-TiAl基合金的高溫變形應(yīng)力與應(yīng)變速率和變形溫度之間較好地滿足雙曲正弦函數(shù)關(guān)系，在真應(yīng)變?yōu)?.7時(shí)，其高溫變形本構(gòu)方程為:(ε)=e34.71[sinh(0.0087σ)]2.47 exp(-455.46/RT)Nb顆粒韌化合金高溫塑性變形流變行為可以用以應(yīng)變?yōu)樽宰兞康奈宕味囗?xiàng)式進(jìn)行描述，該模型可以較為準(zhǔn)確的預(yù)測合金的流變應(yīng)力。基于經(jīng)溫度和摩擦修正后的流變應(yīng)力構(gòu)建

5、出合金在應(yīng)變?yōu)?.7時(shí)的加工圖，低應(yīng)變速率、高溫區(qū)功率耗散效率η較大，其值為60～75％，此區(qū)域?yàn)闊峒庸さ陌踩珔^(qū)。Nb顆粒的添加降低了合金的變形抗力，提高了PM-TiAl基合金的塑性變形能力。
　　對Ti-43 Al-4Nb-1.4W-0.6B-0.1Y鑄態(tài)合金直接進(jìn)行熱處理，可以減少合金中β(B2)相的含量但不能消除β(B2)相。合金在熱變形過程中，β(B2)相發(fā)生變形甚至被破碎，產(chǎn)生應(yīng)力集中，在隨后的熱處理過程中，更有利于β(