Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B合金的包套热挤压组织与拉伸性能

发布时间：2021-07-13 16:30

　　采用包套近等温热挤压工艺制备了Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B合金方形棒材,通过OM、SEM、XRD、TEM和拉伸等实验方法研究了方棒不同状态和位置的组织及拉伸性能。结果表明,方棒材的挤压态组织较为均匀,不同位置的微观组织无明显差异;挤压变形使铸锭组织片层取向趋于一致,趋向平行于挤压方向;晶界处γ相存在颗粒状、块状和长条状3种形态;β相在挤压过程中碎化和被拉长呈平行挤压方向纤维状。在TEM下观察,棒材边部位置片层完全碎化,而心部位置片层断裂后呈长条状。β₀相中生成大量ω₀相,两者位相关系遵循:■。方棒材的室温拉伸强度达到1000 MPa以上,室温延伸率为0.5%左右;800℃拉伸屈服强度达到400 MPa以上,表现明显塑性。热挤压合金经时效热处理后在β₀相中生成大量透镜状γ相,时效处理提高了合金的高温拉伸性能,但无法消除ω₀相。 

【文章来源】：金属学报. 2020,56(07)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

1 边部位置时效态试样800℃拉伸断口形貌

图10a为不同状态下γ-TiAl合金在800℃的拉伸性能。可见，挤压态TNM合金的800℃拉伸屈服强度达400 MPa以上，抗拉强度在676 MPa左右，断后延伸率在43%以上；时效态TNM合金的屈服强度在425 MPa左右，抗拉强度在712 MPa以上，断后延伸率在39%以上。经挤压变形后TNM合金的屈服强度略有降低，而抗拉强度提高，这是因为挤压变形后合金中β/β0相含量增加，可以提供发生塑性应变的大量滑移系，导致合金屈服点下降；同时由于β/β0相的存在增加变形协调性，提高合金抗拉强度。图10b为不同状态下TNM合金在800℃高温拉伸的应力-应变曲线。由图可知，时效处理后屈服点上升，且抗拉强度明显提高。时效处理前，由于挤压变形过程引入大量的畸变能，使得晶界处的应力状态复杂，在高温变形过程中晶界是薄弱点，易萌生再结晶和孔洞；时效处理后，可以有效消除合金内应力，释放晶界处的畸变能，提高动态再结晶发生门槛，并在β0相中析出γ相降低了β0相体积含量，故时效处理能够提高合金的高温拉伸强度。图1 1 边部位置时效态试样800℃拉伸断口形貌

图1为包套挤压前TNM合金铸锭组织的BSE-SEM像和XRD谱。可见，TNM合金铸锭组织主要由γ-TiAl相(有序L10结构)、α2-Ti3Al相(有序D019结构)和β0相(有序B2结构)[9]构成，β0相主要分布在晶界上或晶界三向交叉处，呈不连续分布；颗粒状γ相位于晶界处，多依附于β0相存在；(α2+γ)片层晶粒近等轴状，晶粒尺寸在100～200μm之间，具体参数见表2。晶粒中片层取向与水平方向夹角在0°～180°之间，呈随机分布，这是因为TNM合金经过β单相区凝固，避开传统γ-TiAl合金凝固过程中的包晶反应，无α相的择优取向出现，有利于得到均匀的铸锭组织。图1中出现一定尺寸的硼化物，研究[25]表明，这种硼化物对合金性能会产生不利影响。2.2 挤压方棒变形组织

【参考文献】：
期刊论文
[1]冷却速率对β凝固γ-TiAl合金硼化物和室温拉伸性能的影响[J]. 王希,刘仁慈,曹如心,贾清,崔玉友,杨锐.  金属学报. 2020(02)
[2]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐.  金属学报. 2015(02)
[3]Ti-45.5A1-2Cr-2Nb-0.15B合金热挤压组织与拉伸性能研究[J]. 刘仁慈,王震,刘冬,柏春光,崔玉友,杨锐.  金属学报. 2013(06)



本文编号：3282405