Ti2AlNb基合金的顯微組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、Ti2AlNb基合金具有良好的室溫塑性、室溫?cái)嗔秧g性、抗裂紋擴(kuò)展能力、抗氧化能力，較高的比強(qiáng)度和蠕變抗力等綜合性能，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上具有重要的應(yīng)用前景。本文以經(jīng)開坯鍛造的Ti-22Al-24Nb合金為研究對(duì)象，研究固溶+時(shí)效熱處理對(duì)合金顯微組織演變規(guī)律及力學(xué)性能影響，并對(duì)Ti-22Al-24Nb合金進(jìn)行平面應(yīng)變斷裂韌性測試，闡述合金斷裂形式及斷裂機(jī)理。
　　隨著固溶溫度升高，Ti-22Al-24Nb合金的初生板條狀O相和等軸α2相轉(zhuǎn)

2、變成B2相，B2相的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，未溶解的α2/O相逐漸等軸化并長大。當(dāng)固溶溫度為1000℃時(shí)，B2相發(fā)生了部分再結(jié)晶，且隨固溶溫度升高，再晶粒晶粒逐漸長大。隨固溶時(shí)間增加，Ti-22Al-24Nb合金的板條O相先溶解于基體中，隨后等軸α2相也開始發(fā)生溶解，未溶解的α2/O相發(fā)生等軸化和長大，B2相發(fā)生再結(jié)晶和晶粒的長大。時(shí)效時(shí)間對(duì)不同相的含量和尺寸的變化影響較為顯著，隨時(shí)效時(shí)間的增加至24h時(shí)，B2晶粒發(fā)生了長大，且次生α2/O相

3、長大明顯，初生的α2相長大并等軸化。
　　固溶時(shí)間對(duì)Ti-22Al-24Nb合金室溫力學(xué)性能影響的結(jié)果表明：固溶時(shí)間為30min、2h時(shí)，合金的強(qiáng)度和硬度降低，但塑性提高；但固溶時(shí)間延長至3h時(shí)，合金的塑性出現(xiàn)降低，強(qiáng)度和硬度升高。Ti-22Al-24Nb合金室溫最佳力學(xué)性能的固溶參數(shù)為1000℃/2h/WC（水冷），其抗拉強(qiáng)度為950MPa，屈服強(qiáng)度為915MPa，維氏硬度為344HV，伸長率為15.69％，截面收縮率為42.2

4、8%，彈性模量為90GPa。固溶時(shí)間對(duì)Ti-22Al-24Nb合金高溫（600℃）力學(xué)性能影響的結(jié)果表明：高溫下的力學(xué)性能指標(biāo)與室溫的變化規(guī)律相同，Ti-22Al-24Nb合金高溫（600℃）最佳力學(xué)性能的固溶參數(shù)為1000℃/30min/WC（水冷），其抗拉強(qiáng)度為965MPa，屈服強(qiáng)度為917MPa，伸長率為15.72%。Ti-22Al-24Nb合金經(jīng)1000℃/2h/WC（水冷）＋780℃/20h/AC（空冷）固溶+時(shí)效處理后，其室

5、溫力學(xué)性能為強(qiáng)度和硬度升高，但塑性卻大大降低至3%左右，隨時(shí)效時(shí)間延長，強(qiáng)度和硬度進(jìn)一步增加，塑性變化不大，合金高溫（600℃）力學(xué)性能表現(xiàn)為強(qiáng)度增加不明顯，但塑性明顯增加，隨時(shí)效時(shí)間延長，合金高溫強(qiáng)度進(jìn)一步增加，但高溫塑性出現(xiàn)了下降。
　　Ti-22Al-24Nb合金隨固溶時(shí)間增加，合金的平面斷裂韌性呈先升高后降低趨勢，當(dāng)固溶時(shí)間2h時(shí)，合金的平面斷裂韌性KIC達(dá)到最大值51.6MPa.m1/2。隨固溶時(shí)間的增加，合金斷口形貌中