TC21钛合金α片层静态球化动力学

对TC21钛合金进行了1~3个锻造周期(对应的应变分别为1.60、2.71和3.82)的锻造。对锻造试样进行了温度为860~920℃,时间为0.5~4 h的后续球化热处理实验,利用定量金相法、扫描电子显微镜和电子背向散射衍射技术研究了不同应变、热处理温度和热处理时间等工艺参数对TC21钛合金α片层静态球化的影响规律,揭示了其静态球化机理,并建立了TC21钛合金静态球化动力学方程。结果表明,静态球化体积分数随热处理时间的增加呈现抛物线式增长;应变越大,静态球化体积分数越大;应变较小时静态球化对热处理温度的变化更敏感。其静态球化机理主要为:β相楔入α/α界面、奥斯瓦尔德熟化和连续静态再结晶共同作用。

多向锻造对TC21钛合金α+β片层组织球化的影响

采用空气锤设备对片层态TC21钛合金进行多向锻造实验,锻造温度为850~940℃,单道次变形量为30%~70%,研究了多向锻造对TC21钛合金α+β片层组织球化的影响。结果表明,TC21钛合金片层组织多向锻造时会发生球化现象,其热变形机制主要由片层组织球化支配。球化晶粒主要由α片剪切引起的动态再结晶和β相向α/α边界渗透机制而形成。随多向锻造温度升高,片层组织球化分数和球化晶粒尺寸增加。随变形量和锻造周期增加,片层组织球化分数增加,球化晶粒尺寸减小;TC21钛合金在锻造温度为910℃、单道次变形量为50%、锻造3周期时,锻造组织均匀细小,晶粒尺寸可达2μm。

TC21钛合金锻后热处理α片层的球化及强化增塑机理

对经过最佳参数多向锻造(920℃-0.92单道次真应变-3周期-水冷)后的TC21钛合金进行球化热处理,并对多向锻造前、后及热处理后的试样进行了拉伸性能测试,研究了不同热处理工艺参数(温度830~920℃,保温时间1~4 h)下锻后合金α片层组织球化(等轴化)的演变规律,并揭示了合金的强化增塑机理。结果表明,配合920℃-0.92单道次应变量-3周期-水冷的多向锻造后的TC21钛合金较合适的球化热处理工艺参数为890℃-2 h-空冷。合适的球化热处理温度和保温时间能够促进TC21钛合金α片层的球化,经较佳参数锻造及后续热处理后的合金强度和塑性显著提升,屈服强度和伸长率分别达到894.0 MPa和13.2%。经球化热处理的TC21钛合金的强化增塑机理主要为α相晶粒细化引起的细晶强化及β相中析出的针状次生α相引起的位错强化。

微波烧结原位合成(Ti_5Si_3+TiC)/TC4复合材料组织性能研究

通过Ti-SiC反应体系,选择粒径为45μm的基体TC4,5μm的增强相SiC(质量分数为5%和10%),经过低能球磨混粉后,微波烧结原位合成颗粒增强钛基复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对制备的钛基复合材料进行组织结构分析,并对钛基复合材料的致密度、显微硬度、压缩强度、抗拉强度、耐磨性和抗氧化性进行测试研究。结果表明,钛基复合材料主要由增强相TiC,Ti_5Si_3及基体Ti_3种物相组成。TiC呈颗粒状,有明显的棱角,而Ti_5Si_3呈熔融状颗粒,但是颗粒没有明显的棱角,增强相呈准连续网状分布,随着SiC含量的增加,网状结构不清晰,部分增强相团聚在一起。复合材料的相对密度、显微硬度和压缩强度随SiC含量的增加而增加,分别达到98.76%,HV729和2058MPa,但是复合材料的室温拉伸强度随SiC含量增加而降低。引入增强相后,复合材料的抗氧化性和耐磨性均高于基体,且耐磨性和抗氧化性随SiC含量增加而增加,其室温磨损机制主要为粘着磨损。