鈦基復(fù)合材料棒材包套熱擠壓制備及組織性能研究.pdf

1、TiB陶瓷增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料因其優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性及高的比強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天及軍工領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前主要通過(guò)真空熱壓燒結(jié)、熱等靜壓等工藝實(shí)現(xiàn)，但因其工藝復(fù)雜、設(shè)備昂貴、效率低下，極大地限制了其規(guī)模化應(yīng)用。本文基于前期研究，提出了“高溫短時(shí)預(yù)燒結(jié)+包套熱擠壓”工藝，實(shí)現(xiàn)了對(duì)TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料棒材制備工藝的進(jìn)一步優(yōu)化，成功獲得組織致密、塑性良好復(fù)合材料棒材，并深入研究了擠壓溫度對(duì)其組織性能影響，同時(shí)探索了B

2、元素對(duì)于Ti-6Al-4V基體組織的影響。
　　采用“高溫短時(shí)預(yù)燒結(jié)+包套熱擠壓”工藝，成功制備出了Φ12×220mm的TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料棒材。1200℃短時(shí)預(yù)燒結(jié)可加速原位反應(yīng)進(jìn)行、明顯提升材料致密度，使鈦基復(fù)合材料棒材的生產(chǎn)效率大幅提升。工藝改進(jìn)后材料的室溫塑性提升明顯，當(dāng)擠壓溫度為950℃和1150℃時(shí)，復(fù)合材料的伸長(zhǎng)率分別為5.08％和7.83%，達(dá)到了伸長(zhǎng)率5%的預(yù)期目標(biāo)。
　　深入研究擠壓溫度9

3、50℃~1150℃對(duì)TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料棒材組織性能影響。隨溫度升高，復(fù)合材料內(nèi) TiB晶須數(shù)量逐漸下降，長(zhǎng)徑比明顯提升；基體伸長(zhǎng)型α相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣良途Ы绂料?，并且基體中β相的數(shù)量也有所增加。當(dāng)擠壓溫度為950℃時(shí)，基體中表現(xiàn)出了較強(qiáng)烈的<101?0>織構(gòu)，此時(shí)材料的室溫抗拉強(qiáng)度達(dá)到1171.8MPa。當(dāng)擠壓溫度為1050℃時(shí)，基體α相表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的<0001>和<101?0>織構(gòu)，此時(shí)的抗拉強(qiáng)度為1191.2MPa

4、。當(dāng)擠壓溫度為1150℃時(shí)，基體中α相表現(xiàn)出了<0001>和<101?1>織構(gòu)，這時(shí)材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1156.3MPa。三種材料的延伸率分別為5.08%、2.32%、7.83%。
　　對(duì)比分析 Ti-6Al-4V合金發(fā)現(xiàn)：B元素使得基體中α相明顯細(xì)化，并且在TiB晶須附近基體的α片層球化現(xiàn)象更加明顯。當(dāng)擠壓溫度為950℃時(shí)，材料塑性變形處于(α+β)雙相區(qū)，B元素的存在顯著提升了TiBw/Ti-6Al-4V復(fù)合材料基體的β轉(zhuǎn)變溫