自生(TiB+TiC)混雜增強(qiáng)高溫鈦基復(fù)合材料的制備及組織性能研究.pdf

1、自生鈦基復(fù)合材料是一種新型的輕質(zhì)耐高溫材料,在航空航天及汽車(chē)制造等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,因此有必要對(duì)其制備工藝、顯微組織及力學(xué)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文采用真空自耗電極電弧熔煉技術(shù)制備了3vol.％(TiB+TiC)混雜增強(qiáng)高溫鈦基復(fù)合材料;并對(duì)鈦基復(fù)合材料鑄錠的顯微組織及力學(xué)性能,高溫?zé)釅嚎s變形行為,高溫鍛造及鍛后熱處理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　采用真空自耗電極電弧熔煉(VAR)技術(shù),通過(guò)B4C、C與Ti發(fā)生自生合成反應(yīng)制備了3

2、vol.%(TiB+TiC)混雜增強(qiáng)高溫鈦基復(fù)合材料鑄錠。增強(qiáng)體比較均勻地分布在基體上,TiB呈針狀和短纖維狀,TiC呈塊狀和近等軸狀,基體為網(wǎng)籃狀組織。從邊緣到心部,晶粒尺寸有依次增加趨勢(shì),增強(qiáng)相形貌也有變化。室溫和高溫拉伸結(jié)果顯示,心部區(qū)域室溫性能相對(duì)較好,抗拉強(qiáng)度為1047.5MPa,延伸率為0.3%,700℃拉伸的抗拉強(qiáng)度仍舊可保持在538.9MPa,延伸率為13.5%。室溫?cái)嗔褭C(jī)制為解理斷裂,600℃和700℃時(shí)的斷裂機(jī)制為準(zhǔn)

3、解理斷裂,800℃時(shí)為韌性斷裂。鈦基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理有細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化以及增強(qiáng)相承載強(qiáng)化。
　　采用熱物理模擬實(shí)驗(yàn),研究了鈦基復(fù)合材料高溫變形行為,得到(α+β)相區(qū)的平均熱變形激活能為676.515KJ/mol,應(yīng)力指數(shù)為3.316,構(gòu)建了本構(gòu)方程及峰值應(yīng)力σ的關(guān)系式,為后續(xù)的熱加工過(guò)程中設(shè)備的選擇和工藝的制訂提供支持。揭示了鈦基復(fù)合材料高溫變形過(guò)程中的組織演變規(guī)律,高溫低應(yīng)變速率條件下,基體組織等軸化。同時(shí)得出優(yōu)化的熱加工

4、工藝參數(shù)為變形溫度1050℃,應(yīng)變速率0.01s-1。
　　高溫鍛造制備了表面完整無(wú)裂紋的鍛坯,鍛坯橫截面1/2r處為細(xì)小等軸狀組織,心部以層片狀組織為主,長(zhǎng)徑比較大的TiB被折斷,沿垂直于鍛造方向定向排列。1/2r處室溫抗拉強(qiáng)度和延伸率相對(duì)較高,心部區(qū)域次之,與鑄態(tài)相比,抗拉強(qiáng)度提高11.1%,延伸率提高139.5%。在700℃拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度為600.3MPa,延伸率為28.4%。室溫?cái)嗔褭C(jī)制為準(zhǔn)解理斷裂,高溫?cái)嗔褭C(jī)制為韌性斷