TiAl基合金高溫變形行為及相關(guān)基礎(chǔ)研究.pdf

1、TiAl基合金具有密度低、比強度高、比剛度高,以及良好的高溫抗氧化、抗蠕變性能,是一種非常有潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料,在航空航天、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,由于TiAl基合金具有本質(zhì)脆性,其室溫塑性較低,變形困難阻礙了其實用化進程。本文研究了Ti-Al-Cr-Mo合金高溫壓縮變形行為、DEFORM-3D高溫壓縮模擬、板材包套軋制和高溫氧化防護的方法。通過分析合金高溫變形流變曲線、熱變形激活能、加工圖、DEFORM-3D模

2、型和玻璃防護高溫氧化行為,結(jié)合其組織的演化規(guī)律,提出了Ti-Al-Cr-Mo合金高溫包套軋制和高溫氧化防護的有效途徑。論文主要創(chuàng)造性結(jié)論如下:
　　 1)流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率的提高、變形溫度的降低而增大。在變形過程中,流變應(yīng)力隨變形量的增大而增大,當流變應(yīng)力達到峰值后趨于平穩(wěn),表明Ti-Al-Cr-Mo合金在變形過程中發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶(DRX)。熱變形過程的流變應(yīng)力可用雙曲正弦本構(gòu)關(guān)系來描述,應(yīng)力指數(shù)為3.02978,平均激活能為

3、337.75 kJ/mol,本構(gòu)方程為ε=3.94×1010[sinh(0.00434σ)]3.02978 exp[-337.75/(RT)]。合金原始粗細不均勻的組織得到明顯均勻化,變形后的組織為α2/γ層片晶團和γ晶粒組成的雙態(tài)組織,在α2/γ層片晶團和γ晶粒的晶界交界處發(fā)現(xiàn)了分布均勻的B2相,通過不同條件熱變形使B2相的數(shù)量明顯減少和其形狀趨于球化
　　 2)Ti-Al-Cr-Mo合金高溫壓縮變形的最大變形量隨溫度的升高和

4、應(yīng)變速率的減小而增大,應(yīng)變速率對其變形性能的影響是主要因素。合金在高溫壓縮變形的過程中發(fā)生了明顯的DRX現(xiàn)象,DRX多發(fā)生在層片晶團的交界處。Ti-Al-Cr-Mo合金DEFORM-3D高溫壓縮模擬的實驗結(jié)果與高溫壓縮變形的實驗結(jié)果基本一致。應(yīng)用高溫包套軋制軋制出了板形完好的Ti-Al-Cr-Mo合金板材,板材顯微組織均勻細小,明顯改善了包套軋制前合金組織中晶粒尺寸不均勻的狀態(tài)。
　　 3)在1200℃時,粘流態(tài)的玻璃能很好的包