Ti-44Al-6V-3Nb-Y合金鍛坯和板材組織性能研究.pdf

1、優(yōu)異的高溫性能、較低的密度使TiAl合金在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過對包套鍛造及包套軋制工藝獲得的Ti-44Al-6V-3Nb-Y(at.％)合金鍛坯和板材的顯微組織及力學(xué)性能進行研究，了解加工工藝與變形組織及相應(yīng)力學(xué)性能的關(guān)系，從而為完善 TiAl合金板材的制備工藝提供理論和技術(shù)支持。
　　通過X射線衍射分析、顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)，包套鍛造后的鍛坯表現(xiàn)出不均勻的變形組織，這主要是由鍛造過程中產(chǎn)生的溫度梯度、合金錠與外層

2、包套間的摩擦以及層片晶團的各向異性行為引起的不均勻塑性流動共同造成的。通過TEM觀察發(fā)現(xiàn)鍛造組織中存在γ相的動態(tài)再結(jié)晶晶粒，彎曲的殘余層片內(nèi)部存在高密度的位錯和亞結(jié)構(gòu)；電子背散射衍射（EBSD）分析發(fā)現(xiàn)，在鍛坯中心大變形區(qū)內(nèi)，分布著由γ相(83vol.%)及少量B2相(16.1vol.%)構(gòu)成的細小動態(tài)再結(jié)晶組織，晶粒尺寸分布在1～8.5μm之間；變形組織以大角度晶界為主(78.8%)，變形織構(gòu)不明顯。鍛造后合金抗彎強度由1058.3M

3、Pa上升至1635.2MPa，斷裂韌性達到22.4MPa·m1/2。
　　對鍛態(tài)合金分別進行了950℃退火和α相區(qū)全層片熱處理。950℃/6h退火熱處理后，位錯密度和變形亞結(jié)構(gòu)減少；1325℃/1h/FC+900℃/6h/FC熱處理后得到了全層片組織。力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，熱處理后合金表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫和高溫力學(xué)性能。全層片組織的室溫和700℃拉伸屈服強度分別為633MPa和690MPa，延伸率分別為2.37%和15.06%。鍛態(tài)和全層

4、片合金都表現(xiàn)出屈服強度-溫度反常關(guān)系（YSA），這主要是高溫拉伸過程中位錯交滑移形成的位錯鎖引起的。
　　Ti-44Al-6V-3Nb-Y合金板材組織中的γ相含量比鍛態(tài)組織多出了5.5%，而B2相含量則少了5.3%。板材組織主要是由細小均勻的動態(tài)再結(jié)晶晶粒構(gòu)成，熱軋過程中，先前鍛造產(chǎn)生的動態(tài)再結(jié)晶晶粒明顯地長大，殘余層片發(fā)生由α分解引起的粗化。但受板材軋制工藝的影響，在板材尾部存在細小的殘余殘片晶粒；板材表面產(chǎn)生明顯的富 B2相邊

5、界擴散層，主要是由于在熱軋過程中鈦鋁合金和包套間發(fā)生了元素擴散?？棙?gòu)分析表明，在板材組織中存在著較弱的{100}<010>再結(jié)晶立方織構(gòu)。軋態(tài)合金的室溫拉伸強度低于鍛態(tài)合金，屈服強度和斷裂強度分別為520MPa和598MPa。軋制后強度的惡化歸因于軋制過程中晶粒的長大，殘余層片間距的粗化以及位錯和亞結(jié)構(gòu)的消除。對該合金的軋態(tài)組織進行了熱處理，通過調(diào)整溫度及保溫時間得到了不同形貌的熱處理組織（雙態(tài)、近層片、全層片）。通過室溫壓縮及硬度測試