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热处理新工艺对钛铝基合金性能的影响

来源:钛棒,钛板,钛管,钛合金,钛设备,钛礼品 发布时间:2013-12-24 15:37:59
铝基合金具有密度小、比强度高和高温性能较好等优点,被认为是一种理想的、富有研究开发应用前景的航空航天用新型高温结构材料。但是,存在的难热加工塑性变形性、低的室温延性、以及850℃以上抗氧化能力不足等缺陷,至今仍然阻碍着这种材料投入实际应用。其中,严重的室温脆性问题尤为突出。研对表明,显微组织显著地影响着钛铝基合金的室温力学性能,获得均匀、细小的双态组织的试样表现出较高的室温力学性能,特别是室温延性。然而,钛铝基合金铸态组织为粗大柱状的α2/γ层片状晶团,只有通过热压力变形才能使之破碎。可是,钛铝基合金层片状晶团热变形时表现出力学性能和变形亚结构的各向异性,以及锯齿状晶界对晶粒转动抑制性,致使各个晶团在热变形整个过程中表现出变形亚结构单调性。所以,总存在部分粗大层片状晶团的层片结构在热变形之后仍然保持完好。并且,钛铝基合金热变形流变应力高,试样与压头之间摩擦力很大,造成试样内应力不均匀。存在着局部区域上应力很低,此处材料经历的热变形性不明显,粗大层片状晶团仍然保持。正是因为钛铝基合金热变形过程的复杂性,其热变形试样上总存在着部分粗大的、未被热变形破碎的层片状晶团,它们在随后两相区加热时表现出高的显微组织热稳定性而难以得到细化。为了得到均匀、细小的热变形组织材料进行进一步研究,不得不有选择性地从锻坯上取样。此外,由于钛铝基合金热塑性低,导致锻坯周边及上、下表面形成大量纵深裂纹、以及均匀的热变形组织只是部分地存在,所以,锻坯的成材率很低,并时常由于所取试样中夹带个别粗晶,而导致力学性能差。
    本工作研究了双温热处理工艺对从钛铝基合金锻坯上随机取得的试样的显微组织和室温力学性能的影响。
    研究用合金的名义化学成分为Ti—33Al—3Cr—0.5Mo(质量分数,%,下同)。材料由自耗电弧炉熔炼而成。为了减轻化学成分偏析,采取了重熔技术。铸锭经过1050℃,48h均匀化退火后,使用电火花线切割机切取d 50mm×100mm圆柱状试样。试样经过HIP处理(1250℃,170MPa,4h)。热压力加工塑性交形在等温锻设备上进行,工艺条件为1040℃,3×10^(-4)s,82%。将锻坯周边含裂纹部分切除,随机从剩余部分取样进行热处理和力学性能测试。室温拉伸试验在CSS—112型电子万能试验机上进行,拉伸试样为圆棒状,有效尺寸为d 3mm×18mm。采用X650型扫描电镜对断口形貌进行分析。热处理后试佯按照标准方法制各成金相试样,浸蚀剂选用Kroll溶液,显微组织金相分析使用Leica-Quantimet520型光学金相显微镜和图像分析仪,以及X650型扫描电镀。TEM分析采用薄膜试样,试样由双喷电解抛光技术制取。电解液配方为:700mL酒精+120mL甲醇+100mL二丁氧基乙醇+80mL高氯酸,操作条件为:-40℃,7—10mA,45V,观察时采用CM12型透射电了显微镜,操作电压为120kV。
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