论文部分内容阅读
TiAl基合金具有密度低,高温抗氧化性能好等优点,有望成为下一代高温结构材料。TiAl合金板材除可以作为结构材料外,还有望成为预成型材料。但TiAl合金室温塑性韧性低以及热加工性能差阻碍了其进一步发展。钛合金与TiAl合金相比,其室温塑性和韧性较高。在TiAl合金中加入钛合金有望改善TiAl合金室温韧性较低的问题。因此,本文以TiAl/Ti/TiAl和TiAl/Ti/TiAl/Ti/TiAl相互堆叠的方式,通过包套热轧的方法分别制备了Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V以及Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.2B-Y/Ti-6Al-4V三层和五层层状复合材料,并探究了复合板材界面处的相组成以及复合板材的综合力学性能。通过显微组织观察发现,板材层数的增加会导致界面区域体积分数增加,Ti-6Al-4V体积分数减小。两种复合板材在界区域都大致分为四个区域。Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V复合板材的四个区域分别由α+β、α/α2+β0/β、α/α2+γ+β0/β、α2+γ+β0组成,其中α/α2相占64.4%,β/β0相占21.3%,γ相占14.3%。界面区域平均晶粒尺寸为8.55μm。Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.2B-Y/Ti-6Al-4V复合板材四个区域分别由分别由α+β、α/α2+β0/β、α/α2+γ+O+β0/β、α2+γ+β0组成,其中α/α2相占72.4%,β/β0相占8.9%,γ相占17.5%,O相占1.2%。界面区域平均晶粒尺寸为2.56μm。测量两种板材界面区域的显微硬度,发现β/β0相含量最高的区域,硬度值最高;α/α2相含量最高的区域,硬度值最低。对于两种复合板材而言,三层复合板的抗弯强度,断裂韧性,室温抗拉强度均高于五层复合板材;800℃下三层复合板材的抗拉强度与五层复合板材基本相同,但五层复合板材的延伸率低于三层复合板材。Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V三层复合板材的抗弯强度为1500.06MPa;断裂韧性为38.35MPa·m1/2,是Ti-43Al-9V-0.3Y合金的1.55倍;室温抗拉强度为698.94MPa;800℃下的抗拉强度和延伸率分别为303.18MPa和21.46%。Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.2B-Y/Ti-6Al-4V三层复合板材的综合力学性能高于Ti-43Al-9V-0.3Y/Ti-6Al-4V三层复合板材。其抗弯强度为2001.68MPa;断裂韧性为44.50MPa·m1/2,是Ti-44Al-8Nb-0.2W-0.2B-Y合金的3.4倍;室温抗拉强度为530.88MPa;800℃下的抗拉强度和延伸率分别为495.94MPa和9.49%。