網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw-TC4復(fù)合材料高溫變形行為研究.pdf

1、本文以大尺寸球形TC4鈦合金粉與細(xì)小TiB2粉為原料,利用傳統(tǒng)的粉末冶金方法,通過低能球磨混粉和熱壓燒結(jié)工藝制備了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)5vol.％TiBw/TC4復(fù)合材料。對該復(fù)合材料分別在Gleeble-1500D與Instron-1186試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行高溫壓縮和高溫拉伸試驗(yàn),以研究其高溫變形行為,表征塑性變形能力。利用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料高溫變形后的組織演變進(jìn)行了表征,并分析了熱變形參數(shù)對

2、高溫壓縮組織的影響及高溫拉伸斷口特征。
　　高溫壓縮變形溫度為900～1100℃,應(yīng)變速率為0.001～10s-1,變形程度為60%。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料的流變應(yīng)力曲線上首先出現(xiàn)流變應(yīng)力峰值,隨后發(fā)生軟化,并逐漸達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變。流變應(yīng)力隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而下降。當(dāng)應(yīng)變速率過高時,曲線會出現(xiàn)動態(tài)震蕩和不連續(xù)屈服現(xiàn)象。TC4鈦合金的流變應(yīng)力曲線具有與復(fù)合材料相似的趨勢,只是相同變形條件下的流變應(yīng)力值低于復(fù)合材料。

3、
　　根據(jù)高溫壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別建立了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料在峰值流變應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力下的本構(gòu)方程,并且計算了激活能。其中,峰值流變應(yīng)力下雙相區(qū)激活能為822.3kJ/mol,單相區(qū)激活能為209.4kJ/mol?；趧討B(tài)材料模型繪制了復(fù)合材料的加工圖,并對加工圖中不同區(qū)域進(jìn)行了分析,得到理想變形工藝為溫度在900～980℃之間,應(yīng)變速率在0.05～0.5s-1之間。當(dāng)變形量超過0.5,應(yīng)變速率大于1.0s-1時,在90

4、0～1100℃范圍內(nèi)變形都會出現(xiàn)流變失穩(wěn)。
　　高溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果顯示,在900～1000℃區(qū)間內(nèi),初始應(yīng)變速率為0.001s-1時,試樣均表現(xiàn)出超塑性。其中,940℃、0.001s-1拉伸條件下的試樣延伸率最大,達(dá)到214%。
　　組織分析結(jié)果顯示,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)TiBw/TC4復(fù)合材料的單向壓縮試樣不同區(qū)域?qū)?yīng)著不同的組織特征:中心區(qū)域應(yīng)變最大,球形 TC4顆粒顯著被拉長,TiB晶須斷裂呈定向排列;邊緣區(qū)域應(yīng)變最小,球形 TC4