TiAl基合金力學性能及本構關系的研究.pdf

1、TiAl基合金是一種新型高溫合金材料，具有較高比強度、比剛度、抗蠕變、抗氧化和低密度等優(yōu)越的綜合性能，是航空航天領域的理想合金。本文主要針對TiAl基合金中名義成分為Ti-47Al-2Cr-3Nb合金開展系統(tǒng)的試驗、宏觀本構關系和工程應用的研究工作。
　　對Ti-47Al-2Cr-3Nb合金開展室溫25～850℃范圍內、應變率10-4/s和10-3/s的率控制單軸拉伸試驗研究，獲得合金在變形過程中的真應力-應變關系數據。通過對試驗

2、結果的分析，得到合金的彈性模量、屈服強度和抗拉強度等基本力學性能參數；分析合金性能受溫度和應變率影響的變化規(guī)律。結果表明，材料的力學性能受溫度變化影響較大，受應變率變化影響較弱；彈性模量和屈服強度隨溫度升高而降低，但在溫度為700～780℃時卻出現(xiàn)反常的升高現(xiàn)象；合金在780～850℃之間材料的變形機制發(fā)生明顯的變化，在850℃時表現(xiàn)出良好的塑性。運用掃描電子顯微鏡（SEM）對試件斷口進行微觀觀測，研究合金的斷裂機理，發(fā)現(xiàn)合金的主要斷裂

3、形式為穿層斷裂和沿層斷裂，隨溫度的升高會出現(xiàn)沿層開裂和片層撕裂特征，在850℃時會觀測到一定量的韌窩形成。
　　基于試驗結果，應用J-C和Z-A兩種宏觀本構模型建立表征合金塑性變形過程中真應力-應變關系的本構方程，并針對溫度對TiAl基合金力學性能的影響，對預測結果較差的J-C模型進行改進。將改進的J-C模型和Z-A模型的預測結果與試驗數據進行對比，結果表明：兩種模型均能較準確的預測25～780℃范圍內合金塑性變形行為，為工程應用