熱氫處理對(duì)(TiB+TiC)-Ti-6Al-4V復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、鈦基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)、高比模和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)異的高溫性能和蠕變性能，在航空、航天、武器和汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，鈦合金及鈦基復(fù)合材料的模鍛和超塑性成型通常都是在900?C左右的高溫下進(jìn)行，坯料和模具的氧化問(wèn)題十分突出，因此必須在真空、保護(hù)氣氛或者涂覆防氧化涂層的保護(hù)下進(jìn)行，增加了制造和加工的成本。近些年發(fā)展起來(lái)的熱氫處理技術(shù)，能夠改善鈦合金的高溫塑性，降低熱變形的流變應(yīng)力和成形溫度，從而降低其熱加工成本。
　　采用

2、了熔鑄法通過(guò)Ti、B4C、石墨、AlV合金和純Al之間的原位反應(yīng)，成功合成了以Ti-6Al-4V合金為基體，TiB和TiC為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)為5％，TiB和TiC摩爾比為1:1。得到的材料增強(qiáng)體分布均勻，且與集體界面干凈，無(wú)反應(yīng)物存在，TiC為短纖維狀，而TiB為等軸狀。原位合成的鑄態(tài)的復(fù)合材料典型的鑄態(tài)組織，基體由淺色的α層片和深色的β層片組成鈦基復(fù)合材料的增強(qiáng)體分布均勻，與基體界面結(jié)合良好。
　　氫作為β相穩(wěn)

3、定化元素，顯著地降低了鈦基復(fù)合材料的相變溫度，隨著氫含量的增加，鈦基復(fù)合材料的相變點(diǎn)降低。氫含量為0 wt.%的材料相變溫度為1020℃，氫含量為0.15 wt.%的材料，相變溫度約為935℃，氫含量為0.60 wt.%的材料，相變溫度約為825℃。因此熱氫處理可以使鈦基復(fù)合材料在較低的溫度下進(jìn)行開坯鍛造、軋制等熱加工，這為改善鈦基復(fù)合材料的熱加工提供了重要的便利條件，有助于降低對(duì)設(shè)備和工裝的要求，可以在生產(chǎn)中大大節(jié)約成本。
　　

4、本論文主要開展復(fù)合材料熱氫處理，包括置氫、熱變形、真空退火除氫等工藝研究。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了相分析和微觀組織的觀察，氫含量為0 wt.%和0.15 wt.%的復(fù)合材料的鍛造溫度在α+β兩相區(qū)，最后都獲得了等軸的α+β組織；而氫含量為0.60 wt.%的材料的鍛造溫度在β相區(qū)，獲得了α"馬氏體相和β相，它們?cè)谡婵胀嘶饡r(shí)分解成均勻細(xì)小的α相和β相。經(jīng)過(guò)真空退火后，氫含量為0.15 wt.%的材料的室溫和高溫的力學(xué)性能與氫含量為0 wt.%的材

5、料的性能相比略有提高；但是延伸率略有下降：而氫含量0.60 wt.%的材料的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度均比氫含量為0 wt.%的材料分別提高了122MPa和171MPa，同時(shí)延伸率沒(méi)有變化。晶粒的細(xì)化是導(dǎo)致材料力學(xué)性能提高的原因，因?yàn)闅浜繛?.15 wt.%的復(fù)合材料的氫含量相對(duì)比較低，所以細(xì)化作用不明顯，而氫含量為0.60 wt.%的復(fù)合材料由于氫含量比較高，所以細(xì)化作用較明顯，獲得了較好的力學(xué)性能。
　　復(fù)合材料中的增強(qiáng)體在室溫的斷