论文部分内容阅读
以近α钛合金为基体的钛基复合材料具有高比强度、高比模量和优异的高温强度,可显著提高材料的服役温度。但是,硬质陶瓷相增强体的添加,降低了复合材料塑性流变能力,使得复合材料加工成形更加困难。等温锻造工艺可有效降低材料变形抗力,均匀组织,提高材料利用率。因而,钛基复合材料等温锻造工艺的发展为复合材料的应用提供了更为广阔的前景,研究复合材料的热变形行为对其等温锻造工艺的制定具有重要指导意义。本研究采用原位自生技术制备双尺度(TiB+La2O3)/Ti复合材料,创新设计了炉冷过程和水冷再加热过程两条热处理工艺路线,研究了热处理后双尺度增强(TiB+La2O3)/Ti复合材料组织和力学性能的变化。复合材料经炉冷过程和水冷再加热过程得到了不同的初始组织,研究了在不同的变形温度下进行等温热变形试验,研究了初始组织对复合材料热变形行为及组织演化的影响规律。主要结论有:(1)锻造态(TiB+La2O3)/Ti复合材料主要为等轴状的初生α相和少量的β转变组织。炉冷过程复合材料基体组织主要为片层状α相,水冷再加热过程复合材料基体组织主要为细针状α相。热处理对TiB和La2O3的形态几乎没有影响。经炉冷和水冷再加热处理,复合材料的硬度增加,并随着处理温度的增加而增加,但复合材料的室温拉伸性能较差,对拉伸断口分析,复合材料断裂形式主要为解理断裂。(2)复合材料等温压缩过程初期存在明显的加工硬化,其流变应力应变曲线是达到峰值应力后开始下降。峰值流变应力对温度敏感,随着温度的升高,峰值应力下降。初始组织对复合材料热变形过程中的组织演化具有显著的影响,少数变形后组织发生球化,其余为细化的片层组织。(3)炉冷至920℃,复合材料中的α相存在两种分布形态包括平行和相交。在随后的变形过程中,平行的片层α相没有发生球化,少量相交的α相发生球化,其球化机理与晶界分离模型类似。水冷再加热至920℃,复合材料得到了细化片层组织。在随后的变形过程中,细片层组织发生动态再结晶得到了大量细化的等轴晶粒。(4)微米级TiB和亚微米级La2O3颗粒在热变形过程中对组织演化起着重要的作用。双尺度增强体周围堆积高密度的位错,在变形过程中阻碍位错运动,使复合材料加工硬化得到加强,提高复合材料的流变应力。此外,增强体周围高密度的位错,可以提供大量的形核质点,促进α相的动态再结晶。