TiAl基合金力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系的研究.pdf

1、TiAl基合金是一種新型高溫合金材料，具有較高比強(qiáng)度、比剛度、抗蠕變、抗氧化和低密度等優(yōu)越的綜合性能，是航空航天領(lǐng)域的理想合金。本文主要針對(duì)TiAl基合金中名義成分為Ti-47Al-2Cr-3Nb合金開展系統(tǒng)的試驗(yàn)、宏觀本構(gòu)關(guān)系和工程應(yīng)用的研究工作。
　　對(duì)Ti-47Al-2Cr-3Nb合金開展室溫25～850℃范圍內(nèi)、應(yīng)變率10-4/s和10-3/s的率控制單軸拉伸試驗(yàn)研究，獲得合金在變形過程中的真應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系數(shù)據(jù)。通過對(duì)試驗(yàn)

2、結(jié)果的分析，得到合金的彈性模量、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等基本力學(xué)性能參數(shù)；分析合金性能受溫度和應(yīng)變率影響的變化規(guī)律。結(jié)果表明，材料的力學(xué)性能受溫度變化影響較大，受應(yīng)變率變化影響較弱；彈性模量和屈服強(qiáng)度隨溫度升高而降低，但在溫度為700～780℃時(shí)卻出現(xiàn)反常的升高現(xiàn)象；合金在780～850℃之間材料的變形機(jī)制發(fā)生明顯的變化，在850℃時(shí)表現(xiàn)出良好的塑性。運(yùn)用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)試件斷口進(jìn)行微觀觀測(cè)，研究合金的斷裂機(jī)理，發(fā)現(xiàn)合金的主要斷裂

3、形式為穿層斷裂和沿層斷裂，隨溫度的升高會(huì)出現(xiàn)沿層開裂和片層撕裂特征，在850℃時(shí)會(huì)觀測(cè)到一定量的韌窩形成。
　　基于試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用J-C和Z-A兩種宏觀本構(gòu)模型建立表征合金塑性變形過程中真應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的本構(gòu)方程，并針對(duì)溫度對(duì)TiAl基合金力學(xué)性能的影響，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果較差的J-C模型進(jìn)行改進(jìn)。將改進(jìn)的J-C模型和Z-A模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明：兩種模型均能較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)25～780℃范圍內(nèi)合金塑性變形行為，為工程應(yīng)用