Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金力學(xué)性能的研究.pdf

1、Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系合金是目前最為成功的高溫鈦合金體系之一，本文研究的Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金屬于該系合金，與其它高溫鈦合金相比，在成分上的差別主要是Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金中含有W，W元素的加入有利于改善鈦合金的熱強(qiáng)性。本文主要對(duì)Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金的力學(xué)性能進(jìn)行研究，包括可鍛性和高溫持久性能。
　　等溫鍛造是20世紀(jì)60年代后發(fā)展起來(lái)的一種新型熱加工工藝

2、，它可以減少變形抗力、機(jī)械加工量；通過(guò)有效控制鍛造工藝參數(shù)，可使鍛件的最終組織和性能均勻、一致。本文采用等溫模鍛工藝研究Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金棒材的可鍛性。結(jié)果表明：等溫模鍛后試樣變形量達(dá)到43.5％，可鍛性較好。鍛后顯微組織對(duì)鍛造溫度變化敏感，在相變點(diǎn)以下進(jìn)行等溫鍛造時(shí)，隨著鍛造溫度的升高,初生α相的含量逐漸減少，尺寸增大，等軸化程度增加。檢測(cè)不同溫度等溫鍛后樣品的力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)，室溫壓縮強(qiáng)度均超過(guò)1000MPa，斷

3、裂應(yīng)變均超過(guò)25%。750℃高溫壓縮時(shí)樣品的變形抗力下降，壓縮屈服強(qiáng)度均不超過(guò)500MPa，變形機(jī)制為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。采取相變點(diǎn)以下固溶熱處理制度對(duì)樣品室溫力學(xué)性能和750℃高溫力學(xué)性能的影響不大。
　　高溫持久實(shí)驗(yàn)表明，2mm厚的Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金板材在相變點(diǎn)以上固溶時(shí)效熱處理后，獲得了較好的高溫持久性能，在550℃，300MPa的條件下合金的持久時(shí)間超過(guò)1000小時(shí)；在600℃，300MPa的條件下合金的持

4、久時(shí)間超過(guò)140小時(shí)，持久斷裂延伸率達(dá)到29%，收縮率達(dá)到31%，持久斷裂后斷口呈現(xiàn)韌窩狀這一典型的韌性斷裂形貌。不同溫度下的拉伸實(shí)驗(yàn)表明，2mm厚的Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高溫鈦合金板材在相變點(diǎn)以下退火后，室溫屈服強(qiáng)度達(dá)到1051MPa，在750℃拉伸時(shí)，屈服強(qiáng)度為273MPa，伸長(zhǎng)率高達(dá)57.43%；對(duì)拉伸試樣進(jìn)行持久試樣同樣的熱處理后，在550℃、600℃拉伸時(shí)伸長(zhǎng)率均不超過(guò)11%，表明持久性能較好的組織，在同樣溫度下短時(shí)