锻造工艺对TiB w 增强近α高温钛基复合材料显微组织的影响
发布时间：2021-06-22 12:01
对含体积分数3%TiBw增强相的近α高温钛基复合材料进行不同应变速率（0.01～0.10s-1）与变形量（30%～70%）的单道次单向锻造以及多向锻造,研究锻造工艺对复合材料显微组织的影响。结果表明:不同应变速率下单向锻造后,复合材料中TiBw增强相垂直于锻造方向均匀分布,随着应变速率的增加,TiBw增强相的破碎程度增大,等轴α相的含量降低,层片状α相和β转变组织的含量增加;随着变形量的增加,TiBw增强相被碎程度增大,其定向排列的趋势更加明显,等轴α相含量增加,层片状α相和β转变组织的含量降低。多向锻造后,TiBw增强相破碎,但分布无明显取向,基体组织为层片状α相和β转变组织;多向锻造态复合材料的屈服强度、抗压强度分别为1 512,1 802 MPa,比铸态复合材料的分别提高了15.4%,5.9%。
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
钛基复合材料的铸态显微组织
由图2可以看出：不同应变速率下单向锻造后，复合材料中TiBw增强相垂直于锻造方向均匀分布于基体中；当应变速率较大时，TiBw增强相与基体变形不协调，导致大量TiBw增强相折断，而当应变速率较小时，TiBw增强相与基体间实现协调变形，TiBw增强相破碎程度小，大部分TiBw仍保持较大的长径比。当应变速率为0.10s-1时，复合材料基体组织主要由粗大的层片状初生α相（面积分数约为45%）和大量β转变组织组成，同时TiBw增强相附近有少量等轴α相存在。这是因为：在较大的应变速率下，复合材料的变形时间较短，终锻温度较高，初生α相生长较快，因此呈粗大的层片状[18]。较短的变形时间还导致初生α相的动态再结晶来不及充分进行，但由于变形时TiBw增强相附近形成位错塞积，而产生的较高的畸变能为再结晶提供了足够的能量，因此TiBw增强相附近存在少量等轴α相；变形完成后，β相在降温过程中发生β→α相变，形成β转变组织，β转变组织由非常细小的次生α片层和层片间β相组成。当应变速率为0.05s-1时，基体组织由少量层片状α相、等轴α相和β转变组织组成，层片状α相的长径比减小，等轴α相主要在TiBw增强相附近聚集，其含量比应变速率为0.10s-1时的明显增加，这是由于变形时间变长后部分层片状初生α相发生了动态再结晶导致的，变形时间变长还导致终锻温度的降低，使得β转变组织含量减少。当应变速率为0.01s-1时，复合材料基体组织为大量的等轴α相和少量β转变组织，其中等轴α相面积分数约为75%。由此可知，随着应变速率的降低，复合材料的变形时间延长，基体组织的动态再结晶更为充分，组织中的等轴α相含量增加，层片状α相与β转变组织减少。虽然锻造起始温度在β相变点以上，但不同应变速率下复合材料的基体组织均为两相区锻造组织，这是由于铸锭的尺寸很小，温度下降较快导致的。2.2 单向锻造时变形量对显微组织的影响
由图5可知，铸态和多向锻造态复合材料的压缩曲线上无明显的屈服平台。多向锻造态复合材料的屈服强度为1 512MPa，抗压强度为1 802 MPa；铸态复合材料的屈服强度为1 310 MPa，抗压强度为1 701MPa。多向锻造后复合材料的屈服强度提高了15.1%，抗压强度提高了5.9%。这是由于：一方面，多向锻造后基体组织中α相明显细化，且TiBw增强相在基体中的分布更加均匀，变形时基体组织能够更快速地将载荷转移到起到承载强化作用的增强相中；另一方面，多向锻造后β转变组织中的细小次生α相起到弥散强化作用，从而提高了复合材料的强度。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiBw增强近α钛基复合材料相变点测定方法分析[J]. 田玉晶,孙世臣,胡辰,方晓英,赵而团. 热加工工艺. 2020(08)
[2]颗粒增强钛基复合材料的研究进展[J]. 倪嘉,柴皓,史昆,赵军,刘时兵,刘鸿羽,崔亚迪. 材料导报. 2019(S2)
[3]热拉伸变形及固溶时效处理对TC4-DT钛合金显微组织的影响[J]. 潘巧玉,余新平,齐永杰,黄庆华,潘光永. 机械工程材料. 2019(11)
[4]碳纳米材料增强钛基复合材料研究进展[J]. 晏琪,陈彪,李金山. 中国材料进展. 2019(11)
[5]Ti750合金中初生α相的体积分数对固溶温度的敏感性[J]. 陈朝阳,陈志勇,朱绍祥,刘建荣,王清江. 材料研究学报. 2019(10)
[6]我国TC8钛合金研制进展与性能评价[J]. 王俭,冯秋元,张永强,陈志勇,乔璐,毛玲玲,李巍,王鼎春,高颀. 锻压技术. 2019(10)
[7]Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金α相的析出行为及其对断裂机制的影响[J]. 邵晖,赵敏剑,王凯旋,单迪,张赛飞,白力静,张国君,赵永庆. 机械工程材料. 2019(09)
[8]原位制备碳化钛颗粒增强钛基复合材料研究进展[J]. 白海强,商昭,蔡小龙,赵梓源,惠鹏飞. 热加工工艺. 2019(04)
[9]等温挤压变形量对TiB+TiC增强钛基复合材料组织和室温力学性能的影响[J]. 计波,黄光法,毛建伟. 钛工业进展. 2018(03)
[10]600℃高温钛合金发展现状与展望[J]. 刘莹莹,陈子勇,金头男,柴丽华. 材料导报. 2018(11)
博士论文
[1]双尺度颗粒增强钛基复合材料热加工及组织性能演变规律研究[D]. 吴介.太原理工大学 2019
硕士论文
[1]TiBw/Ti-6Al-4V复合材料多向锻造与热处理工艺研究[D]. 朱立洋.哈尔滨工业大学 2018
[2]原位TiB增强高温钛合金基复合材料的组织与性能研究[D]. 黄菲菲.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3242799
【文章来源】：机械工程材料. 2020,44(07)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
钛基复合材料的铸态显微组织
由图2可以看出：不同应变速率下单向锻造后，复合材料中TiBw增强相垂直于锻造方向均匀分布于基体中；当应变速率较大时，TiBw增强相与基体变形不协调，导致大量TiBw增强相折断，而当应变速率较小时，TiBw增强相与基体间实现协调变形，TiBw增强相破碎程度小，大部分TiBw仍保持较大的长径比。当应变速率为0.10s-1时，复合材料基体组织主要由粗大的层片状初生α相（面积分数约为45%）和大量β转变组织组成，同时TiBw增强相附近有少量等轴α相存在。这是因为：在较大的应变速率下，复合材料的变形时间较短，终锻温度较高，初生α相生长较快，因此呈粗大的层片状[18]。较短的变形时间还导致初生α相的动态再结晶来不及充分进行，但由于变形时TiBw增强相附近形成位错塞积，而产生的较高的畸变能为再结晶提供了足够的能量，因此TiBw增强相附近存在少量等轴α相；变形完成后，β相在降温过程中发生β→α相变，形成β转变组织，β转变组织由非常细小的次生α片层和层片间β相组成。当应变速率为0.05s-1时，基体组织由少量层片状α相、等轴α相和β转变组织组成，层片状α相的长径比减小，等轴α相主要在TiBw增强相附近聚集，其含量比应变速率为0.10s-1时的明显增加，这是由于变形时间变长后部分层片状初生α相发生了动态再结晶导致的，变形时间变长还导致终锻温度的降低，使得β转变组织含量减少。当应变速率为0.01s-1时，复合材料基体组织为大量的等轴α相和少量β转变组织，其中等轴α相面积分数约为75%。由此可知，随着应变速率的降低，复合材料的变形时间延长，基体组织的动态再结晶更为充分，组织中的等轴α相含量增加，层片状α相与β转变组织减少。虽然锻造起始温度在β相变点以上，但不同应变速率下复合材料的基体组织均为两相区锻造组织，这是由于铸锭的尺寸很小，温度下降较快导致的。2.2 单向锻造时变形量对显微组织的影响
由图5可知，铸态和多向锻造态复合材料的压缩曲线上无明显的屈服平台。多向锻造态复合材料的屈服强度为1 512MPa，抗压强度为1 802 MPa；铸态复合材料的屈服强度为1 310 MPa，抗压强度为1 701MPa。多向锻造后复合材料的屈服强度提高了15.1%，抗压强度提高了5.9%。这是由于：一方面，多向锻造后基体组织中α相明显细化，且TiBw增强相在基体中的分布更加均匀，变形时基体组织能够更快速地将载荷转移到起到承载强化作用的增强相中；另一方面，多向锻造后β转变组织中的细小次生α相起到弥散强化作用，从而提高了复合材料的强度。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiBw增强近α钛基复合材料相变点测定方法分析[J]. 田玉晶,孙世臣,胡辰,方晓英,赵而团. 热加工工艺. 2020(08)
[2]颗粒增强钛基复合材料的研究进展[J]. 倪嘉,柴皓,史昆,赵军,刘时兵,刘鸿羽,崔亚迪. 材料导报. 2019(S2)
[3]热拉伸变形及固溶时效处理对TC4-DT钛合金显微组织的影响[J]. 潘巧玉,余新平,齐永杰,黄庆华,潘光永. 机械工程材料. 2019(11)
[4]碳纳米材料增强钛基复合材料研究进展[J]. 晏琪,陈彪,李金山. 中国材料进展. 2019(11)
[5]Ti750合金中初生α相的体积分数对固溶温度的敏感性[J]. 陈朝阳,陈志勇,朱绍祥,刘建荣,王清江. 材料研究学报. 2019(10)
[6]我国TC8钛合金研制进展与性能评价[J]. 王俭,冯秋元,张永强,陈志勇,乔璐,毛玲玲,李巍,王鼎春,高颀. 锻压技术. 2019(10)
[7]Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金α相的析出行为及其对断裂机制的影响[J]. 邵晖,赵敏剑,王凯旋,单迪,张赛飞,白力静,张国君,赵永庆. 机械工程材料. 2019(09)
[8]原位制备碳化钛颗粒增强钛基复合材料研究进展[J]. 白海强,商昭,蔡小龙,赵梓源,惠鹏飞. 热加工工艺. 2019(04)
[9]等温挤压变形量对TiB+TiC增强钛基复合材料组织和室温力学性能的影响[J]. 计波,黄光法,毛建伟. 钛工业进展. 2018(03)
[10]600℃高温钛合金发展现状与展望[J]. 刘莹莹,陈子勇,金头男,柴丽华. 材料导报. 2018(11)
博士论文
[1]双尺度颗粒增强钛基复合材料热加工及组织性能演变规律研究[D]. 吴介.太原理工大学 2019
硕士论文
[1]TiBw/Ti-6Al-4V复合材料多向锻造与热处理工艺研究[D]. 朱立洋.哈尔滨工业大学 2018
[2]原位TiB增强高温钛合金基复合材料的组织与性能研究[D]. 黄菲菲.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3242799
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