TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为 图文.doc

TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为_图文. 2003文章编号:10040609(200302044206TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为①张俊红1,2,黄伯云1,贺跃辉1,孟力平3(,长沙410083;,郑州450041;,长沙410083摘要:(摩尔分数,%合金在常压空气中的低温超塑性变形力学行为,并且探讨了TiAl基合金的低温超塑性变形机理。研究结果表明,TiAl基合金的变形组织具有良好的空气中低温超塑性变形性能。在t=900℃,ε・=5×10-4s-1时,伸长量δ达到最大值为413%,即使在较低的温度(t=800℃和较高的应变速率(ε・=1×10-3s-1下变形,伸长量δ值仍然超过300%。,。当t>900℃或ε・<5×10-4s-1时,剧烈氧化导致超塑性变形性能的恶化和脆性断裂。在900~950℃之间,TiAl基合金超塑性变形的热激活机制发生转变。实验测得TiAl基合金在800~900℃时超塑性变形的热激活能为Qav=178kJ/mol,这个数值介于γ2TiAl的蠕变体积激活能和TiAl基合金的空位迁移能之间,而接近于后者,因此,TiAl基合金低温超塑性变形的速率控制机制是晶界扩散。关键词:TiAl基合金;超塑性;速率控制机制;中图分类号::A TiAl基合金具有高的比强度、比刚度,以及较好的高温抗蠕变、耐腐蚀性能[1,2],是一种非常有潜力的轻质高温结构材料。但是,由于TiAl基合金具有本征脆性,难以采用常规工艺进行材料加工,阻碍了TiAl基合金的实用化进程。对于难加工材料,在超塑性状态下成形是目前最为有效的成形方法之一[3]。研究表明[4~8],TiAl基合金的多种组织形态如:近γ组织、~(tm=1460℃附近均可以表现出超塑性变形能力。然而,TiAl基合金在t>950℃时的抗氧化力急剧降低,在此温度长时间变形必须采取真空或其他抗氧化措施。因此,在实际超塑性成形操作中,要求TiAl基合金的超塑性成形温度应尽可能降低(目前Ti合金的超塑性成形温度为t<1000℃,以降低成本和对成形气氛的要求。本文作者通过改进TiAl基合金的显微组织,在较低的温区(800~950℃实现了TiAl基合金的超塑性变形,并对TiAl基合金的低温超塑性变形力学行为进行了研究,探讨了TiAl基合金的低温超塑性变形机理。1 实验实验用合金名义成分(摩尔分数,%,合金采用水冷铜坩埚感应熔炼而成。铸锭在保护气氛下经1050℃、48h均匀化退火及170MPa、1300℃、4h热等静压处理。用电火花线切割从上述处理后的铸锭中切取d70mm×120mm的圆柱坯料,按文献[9]的方法进行复合热机械处理。直接从坯料中切取的拉伸试样为试样A,其显微组织为变形组织;复合热机械处理后的坯料经1260℃、4h退火后得到双态组织,从双态组织中切取拉伸试样为试样B。拉伸试样的标距尺寸为:8mm×5mm×2mm。拉伸实验在经过改装的万能实验机上进行,实验气氛为常压静态空气。实验条件为:温度在800~950℃之间,应变速率在1×10-3~5×10-5s-1之间。拉伸实验分为恒应变速率实验和应变速率递增实验两种,应变速率递增实验在初始应变速率2×10-4s-1条件下进行,,以保证得到稳定的流变。显微组织观察采用Polyvar2Met型光学显微镜,浸蚀液为Kroll溶液(1%HF+2%HNO3+97%H2O。采用截线法测量晶粒尺寸。透射电镜观察在JEM2000FXⅡ型透射电镜上进行。2 原始组织图1所示为超塑性变形前TiAl基合金的原始①基金项目:国家863计划资助项目(7********** 收稿日期:20020528;修订日期:20020830作者简介:张俊红(1970,女,博士研究生通讯联系人:张俊红,女,Tel:+:jhzhangcao@图1 超塑性变形前TiAl基合金变形组织的金相(a和透射电镜照片(b,双态组织的金相照片( Optical(aandTEM(bmicrographsofinitialmicrostructureofTiAlalloywithdeformed2microstructure,andopticalmicrograph(cofinitialm