论文部分内容阅读
Ti2AlNb基合金具有优异的高温力学性能，是极具竞争力的轻质高温结构材料，有望替代现役高密度镍基高温合金应用于制备航空发动机涡轮盘、压缩机等要求高断裂韧性和高强度的零部件。然而，铸态及热等静压态合金显微组织粗大，室温强度及塑性较低、高温变形困难等因素一直制约着Ti2AlNb基合金的发展。本文采用水冷铜坩埚真空感应熔炼及真空自耗电弧熔炼法制备Ti-22Al-23（Nb,Mo,V,Si）合金铸锭，并对其进行热等静压处理；基于热压缩模拟实验结果，采用多向等温锻造工艺细化合金显微组织、提高合金热加工性能，结合包套轧制技术制备细晶板材。本文重点研究了Ti-22Al-23（Nb,Mo,V,Si）合金的高温变形机制、热加工过程中组织的演变规律及力学性能变化。热等静压态Ti-22Al-23（Nb,Mo,V,Si）合金显微组织粗大，其B2相晶粒尺寸为2-4mm，B2相基体上分布着α2相及O相板条，950℃、1×10-3s-1变形变形条件下，延伸率为53.7%，高温热加工性能差。经三步等温锻造后，合金显微组织细化效果显著，850℃、8×10-4s-1变形条件下具有最优延伸率（651.6%），可见，具有优异的低温超塑性变形能力；三步等温锻造合金850℃应变速率敏感指数为0.39，750-900℃温度范围内变形激活能为295kJ/mol，合金低温超塑性变形机制为伴随位错蠕变的晶界滑移。三步等温锻造合金室温力学性能优异，室温屈服及抗拉强度分别为1233MPa和1234MPa，延伸率为3.8%。本文采用Mo、Fe、V等强β相稳定元素替代部分Nb元素，开发了名义成分为Ti-22Al-14（Nb,Mo,Fe,V,Si）的Ti-Al-Nb三元系合金，随后采用多向等温锻造及包套轧制技术制备了尺寸为1410×677×2.7mm3的细晶板材，轧态合金950℃、1×10-3s-1条件下变形时，延伸率可达908%，具有优异的超塑性变形能力；轧态合金经1000℃/1h/WQ+650℃/1h/WQ热处理强化后，650℃的屈服强度从536MPa提高至768MPa，延伸率为13.5%，高温综合性能良好。