熱壓燒結(jié)Ti-22Al-25Nb合金的微觀組織與高溫變形機(jī)理.pdf

1、由有序的正交O相、密排六方相α2和B2相組成Ti2AlNb基合金，由于具有較低密度、高比強(qiáng)度和良好的蠕變抗力等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。近年來，作為600-800℃溫度范圍內(nèi)最具潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，Ti2AlNb基合金成為各國學(xué)者的研究熱點(diǎn)。而Ti2AlNb基金屬間化合物的原子長程有序、金屬鍵/共價(jià)鍵的共存和少的可開動滑移系數(shù)量導(dǎo)致合金的室溫塑性和韌性變差，嚴(yán)重制約了該合金的工業(yè)應(yīng)用。為了提高Ti2AlNb基合金的塑性變

2、形性能，合理的熱變形是最有效的加工方法。但關(guān)于Ti2AlNb基合金的高溫變形行為、動態(tài)軟化機(jī)制、動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)、動態(tài)球化動力學(xué)及熱加工工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化等方面的研究尚不夠系統(tǒng)。本文針對這些問題，進(jìn)行了深入的研究。
　　本文用氣霧化法Ti2AlNb基合金粉體為原料，采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備了致密、成分均勻的Ti-22Al-25Nb(at.％)合金材料；分析了燒結(jié)溫度對燒結(jié)材料的密度、相組成、組織演變及拉伸性能的影響；研究了熱壓燒結(jié)Ti

3、-22Al-25Nb合金的高溫變形行為，構(gòu)建了高溫本構(gòu)模型和熱加工圖，揭示了塑性變形穩(wěn)態(tài)區(qū)和失穩(wěn)區(qū)的熱變形機(jī)制，得到了合金最佳的熱成形條件；確定了熱壓燒結(jié)Ti-22Al-25Nb合金的動態(tài)軟化機(jī)制類型，建立了不同熱變形條件下的動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型和動態(tài)球化動力學(xué)模型，明確了合金動態(tài)再結(jié)晶和動態(tài)球化的變形機(jī)理；探討了熱處理?xiàng)l件對熱壓燒結(jié)Ti-22Al-25Nb合金顯微組織、相組成的影響。
　　對 Ti-22Al-25Nb(at.%)

4、預(yù)合金粉末在950-1200℃溫度范圍內(nèi)的熱壓燒結(jié)特性研究表明，燒結(jié)材料均由O和B2兩相板條組織構(gòu)成，隨著燒結(jié)溫度的升高，燒結(jié)材料更易于快速致密，B2相晶粒尺寸明顯長大。力學(xué)性能測試結(jié)果表明，1050℃下以35MPa的壓力燒結(jié)1h獲得的熱壓燒結(jié)材料具有最優(yōu)的室溫和高溫綜合力學(xué)性能。
　　通過熱等溫壓縮實(shí)驗(yàn)研究了熱壓燒結(jié)Ti-22Al-25Nb合金的熱變形行為，分別采用雙曲正弦模型的回歸分析和動態(tài)材料模型獲得了合金的高溫本構(gòu)模型和熱

5、加工圖。結(jié)果表明，變形溫度和應(yīng)變速率對合金的高溫變形行為影響顯著，合金在塑性變形穩(wěn)態(tài)區(qū)的主要變形機(jī)制為動態(tài)再結(jié)晶或動態(tài)球化，失穩(wěn)區(qū)的主要變形機(jī)制為絕熱剪切帶，并確定了合金的最佳成形區(qū)域?yàn)榉€(wěn)態(tài)區(qū)Ⅰ(T=1010-1070℃，e&=0.001-0.3s-1)。分別采用Avrami方程和修正的Avrami方程描述了合金的動態(tài)球化體積分?jǐn)?shù)和動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)的演變規(guī)律，建立了球化動力學(xué)模型和動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模型。結(jié)果表明，動態(tài)球化體積分?jǐn)?shù)和動態(tài)