粉末冶金制备TiAl基合金及其高温变形研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ericwu8756
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新型p凝固TiAl基合金具有高比强度、高比刚度、优良的抗氧化性和优良的热变形能力,是一种应用前景广阔的新型高温结构材料。本文设计并制备了Ti-43.5A1-4Nb-1Mo-0.3B(at.%)合金,研究了不同球磨工艺和烧结工艺参数下TiAl基合金的微观组织结构,探索了热处理对p相特征及行为的影响,并研究了该TiAl合金的高温变形行为。对合金粉体的球磨工艺研究表明,添加少量硬脂酸球磨助剂,可提高粉末出粉率;球磨时间对引入的杂质量有重要影响。球磨8h,添加1.2-1.5%的硬脂酸球磨剂后,可获得杂质量少、均匀细小的合金粉末。烧结工艺研究表明,烧结压力为20 MPa时,合金组织基本致密;烧结温度对TiAl合金组织起着控制性的作用,在(α+β)两相区的上段温度1350℃烧结时,获得典型近层片组织;在中间段温度1300℃烧结时,获得双态组织;在下段区1250℃烧结时,则易获得近γ组织。TiAl合金热处理研究表明,对电磁搅拌制粉+1350 ℃/3h/20 MPa获得的TiAl合金,经热处理能显著改善材料的组织均匀性,使B2/γ块状组织逐渐转变成a2/γ层片组织。温度是热处理组织均匀化的主控因素,1100-1160℃/24h长时热处理,B2相可部分消除,使B2相硬度与弹性模量减小;1400 ℃/2h/AC+850℃/6h/AC,B2相可完全消除,组织粗化不严重。TiAl合金在1050-1150℃、0.1-0.002 s-1条件下的热压缩试验表明,TiAl合金是温度、应变速率敏感性材料,材料的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而降低。利用双曲正弦函数方程拟合了热压缩变形的本构方程,其变形激活能Q=410.376 kJ/mol,应力指数n=3.13。高温变形机制是以α2/γ层片晶团扭折、弯曲、破碎和动态再结晶为主,B2相发生流变、细小γ相动态再结晶协调为辅的变形过程,块状B2相和细小γ相的存在,有利于协调合金a2/γ层片变形。
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