原位TiB增強高溫鈦合金基復合材料的組織與性能研究.pdf

1、原位自生鈦基復合材料具有優(yōu)異的力學性能，在航天、航空及汽車產業(yè)等領域受到廣泛關注，因而有必要對原位自生法制備的鈦基復合材料的顯微結構和機械性能進行深入研究。本文采用真空自耗電極電弧熔煉方法制備了5vol.％TiB增強鈦基復合材料，研究了鈦基復合材料的高溫變形行為和組織變化規(guī)律；分析了鑄態(tài)鈦基復合材料的顯微組織和力學性能；探討了軋制后鈦基復合材料的組織與性能；闡述了熱處理工藝對軋態(tài)鈦基復合材料板材的室溫組織與性能的影響。
　　通過T

2、iB2與Ti的化學反應制備了TiB增強鈦基復合材料，采用三次重熔制得了鈦基復合材料鑄錠。將鑄態(tài)鈦基復合材料進行高溫變形，得到β相區(qū)的變形激活能為224.54KJ/mol，應力指數(shù)為3.81，建立了TiB增強鈦基復合材料的本構方程與峰值應力σ的表達式，為后續(xù)的熱加工提供了理論依據(jù)。
　　鑄錠中基體組織為片層交錯的網籃組織，增強相呈短纖維狀與中空狀。鑄錠的上、中、下三個部分基體組織與增強相形貌存在差異，中心部位的室溫拉伸性能最佳。當高

3、溫拉伸溫度由550℃增加到750℃時，鑄態(tài)鈦基復合材料的強度逐漸下降，塑性逐漸提高，在550℃時有最大的抗拉強度675.7MPa，750℃下塑性達到20.4%。室溫斷裂機理為典型的解理斷裂，550℃時仍為解理斷裂，600℃與650℃時是準解理斷裂，在更高溫度時為韌性斷裂。鈦基復合材料的強化機制主要是細晶強化與第二相粒子強化。
　　經高溫鍛造與β軋制后得到了鈦基復合材料板材，基體鈦合金由片狀β相與細針狀α相組成。高長徑比的TiB被破

4、碎成短針狀與塊狀。軋制后的鈦基復合材料的室溫強度與塑性較高，與鑄態(tài)相比，抗拉強度提高了62%，延伸率提高5倍多。分析對比軋后鈦基復合材料不同方向的高溫力學性能，研究發(fā)現(xiàn)軋后鈦基復合材料的力學性能存在差異。在700℃以下，軋向的鈦基復合材料與橫向的相比，強度更高，塑性更差。室溫斷裂斷口由大量的韌窩和少量的解理臺階組成，高溫斷裂機制為韌性斷裂。熱處理后鈦基復合材料的室溫力學性能結果表明適當?shù)臒崽幚砉に嚳梢蕴岣哜伝鶑秃喜牧系氖覝貜姸扰c塑性，熱