TiBw-Ti6Al4V復合材料擠壓變形與熱處理研究.pdf

1、本文以平均粒徑為110μm的Ti6Al4V粉末和5μm的TiB2顆粒做為原材料，采用反應(yīng)熱壓法制備了 TiB晶須(TiBw)增強鈦基復合材料，增強體呈準連續(xù)網(wǎng)狀分布，體積分數(shù)分別為5％和8%。對復合材料進行熱擠壓變形，并研究擠壓比對復合材料組織與性能影響。對擠壓后的復合材料進行熱處理研究。采用SEM，OM等方法對TiBw/Ti6Al4V復合材料的顯微組織進行觀察。測試了室溫及高溫拉伸性能并對結(jié)果進行了分析。
　　微觀組織分析表明，

2、燒結(jié)態(tài)復合材料中的TiB為棒狀或空心管狀晶須，分布在原始球形Ti6Al4V顆粒周圍，形成準連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。燒結(jié)態(tài)復合材料經(jīng)擠壓變形后，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，TiB晶須沿擠壓方向分布，同時基體晶粒被拉長。對5vol.%TiBw/Ti6Al4V選取擠壓比9:1和16:1進行熱擠壓研究。從縱截面觀察，復合材料在擠壓比為16:1時晶須分布更為均勻，且更小橫截面晶須所圍尺寸更小晶須分布更加離散，說明隨著擠壓比的提高復合材料局部體積分數(shù)降低。對于8vol.%

3、TiBw/Ti6Al4V燒結(jié)態(tài)和擠壓態(tài)復合材料，晶須在原始晶粒周圍有局部偏聚現(xiàn)象。對擠壓態(tài)復合材料選取固溶時效熱處理，并研究了固溶溫度和時效溫度對復合材料組織與性能的影響。結(jié)果表明復合材料經(jīng)淬火處理后得到條狀初生α相和馬氏體，并隨著固溶溫度的提高基體組織中初生α相含量降低，經(jīng)時效處理后馬氏體分解為細小彌散α和β混合組織，隨著時效溫度提高，馬氏體分解產(chǎn)物尺寸增大，初生α相尺寸增加。
　　體積分數(shù)5%和8%燒結(jié)態(tài)復合材料抗拉強度達到1

4、030MPa和1232MPa。較采用相同工藝Ti6Al4V合金提高7.2%和27%。其延伸率為3.2%和1.3%。在1100℃選取擠壓比16:1進行熱擠壓變形后，復合材料的強度和塑性都有較大程度提高。體積分數(shù)5%和8%擠壓態(tài)復合材料抗拉強度分別為1206MPa與1311MPa，較燒結(jié)態(tài)分別提高17.1%和6.5%。延伸率分別為12%與4.8%，較燒結(jié)態(tài)分別提高275%和269%。對于體積分數(shù)5%和8%的復合材料在990℃淬火600℃時效

5、6個小時復合材料具有較好的室溫綜合力學性能，其室溫抗拉強度為1364MPa和1469MPa，延伸率達到7.8%和2.5%。
　　通過測試400℃、500℃、600℃和700℃兩種體系 TiBw/Ti6Al4V熱處理態(tài)復合材料的高溫性能發(fā)現(xiàn)。在600℃以下復合材料的具有較高的拉伸性能，并且隨著測試溫度提高強化效果減弱。其中5vol.%和8vol.%的復合材料在400℃抗拉強度達到1158MPa和1042MPa，在700℃抗拉強度分別