低密度Ti2AlNb基合金板材制備及組織與力學性能研究.pdf

1、以正交有序結構O相為主要組成相的Ti2AlNb基金屬間化合物因具有優(yōu)良的室溫塑性、較高的高溫比強度和抗蠕變性能，以及中等的抗氧化性，有望部分取代高密度鎳基超合金，在航空航天等領域獲得廣泛應用。但其含Nb量高，相對于TiAl及Ti3Al密度大，而且鑄態(tài)組織粗大，加工性能差，嚴重限制了其實際工程應用。
　　本文通過添加β相強穩(wěn)定元素 Mo、V，代替部分重質(zhì)元素 Nb，采用水冷銅坩堝真空感應熔煉爐(ISM)制備出密度僅為5.01g/cm

2、3，同時具有較高比強度的Ti2AlNb基合金。隨后，采用多步等溫鍛造、包覆熱軋及中間退火特殊熱機械加工工藝細化金屬間化合物粗大晶粒，以提高合金室溫塑性及強度，并分析了材料在熱加工過程中組織演變規(guī)律及性能變化原因。
　　合金鑄態(tài)組織平均晶粒尺寸約500μm，主要由 O、B2和α2相組成，O相呈粗片狀分布于B2相基體之上，α2相分布于原始B2相晶界處，其室溫和650℃抗拉強度分別為966MPa、848MPa，但塑性較差。經(jīng)多步等溫鍛造

3、后，原始粗大組織得到顯著細化，沿 B2相原始晶界分布的α2相碎化，變?yōu)閳A整的短棒狀或粒狀分布于由細小的O相和B2相組成的基體中，其室溫和650℃抗拉強度分別為1524MPa和766MPa，尤其是700℃延伸率達到19％，表明鍛態(tài)合金高溫塑性變形能力優(yōu)異，從而為板材軋制提供了合適的組織。采用包覆熱軋工藝，合金平均晶粒尺寸細化至1.5μm，并制備出尺寸為464×180×1.3mm3的Ti2AlNb基合金板材，其室溫下σ0.2、σb和δ分別為

4、1062MPa、1213MPa和5.51%，600℃合金σ0.2、σb和δ分別為767MPa、883MPa和12%，綜合力學性能優(yōu)良。
　　熱軋態(tài)Ti2AlNb基合金板材在800-1000℃、6.25×10-3s-1-2×10-4s-1變形條件范圍內(nèi)超塑性變形能力優(yōu)異，并在950℃、4×10-4s-1拉伸條件下獲得實驗范圍內(nèi)最大延伸率668%。熱軋態(tài)Ti2AlNb基合金板材超塑性變形機制主要是晶界滑移(GBS)。變形初期，原始組織