TiC_(p)/Ti复合材料环件成形数值模拟及实验研究

为了研究TiC_(p)/Ti复合材料环件成形能力,采用Deform-3D软件对不同温度预热后的坯料在不同冲孔速度下的环件成形过程进行数值模拟,分析了凸模载荷、最大主应力、金属流动速率和损伤值变化。结果表明,高的预热温度和低的冲孔速度有利于材料成形,综合考虑最终确定1000℃预热和30 mm/s冲孔速度为环件成形的最佳工艺。本研究通过1050℃镦拔锻造制备锻坯和1000℃、30 mm/s下冲孔,成功制备得到了TiC_(p)/Ti复合材料环件,所得环件微观组织比较均匀,由片层α相、等轴α相、残余β相和TiC_(p)构成。TiC_(p)/Ti复合材料环件的室温抗拉强度达1237.08 MPa,延伸率为5.0%,650℃下的抗拉强度达757.35 MPa,延伸率为7.8%,兼具优异的室高温力学性能,可满足航空航天工业对高温钛基材料环件日益增长的性能需求。

热变形温度和预变形对(TiB+Y_(2)O_(3))/近α钛基复合材料硅化物析出行为的影响

基于热压缩试验,研究变形温度和预变形对(TiB+Y_(2)O_(3))双增强相近α钛基复合材料显微组织演变的影响。结果表明:热变形时析出的硅化物的尺寸随变形温度的升高而增大,但其析出数量呈先增加后减少的趋势。预变形使硅化物的析出位置由α/β界面或β块扩散到整个基体组织。动态再结晶是复合材料晶粒细化的主要原因,由预变形引入的位错加速连续动态再结晶的进程。在变形时,位错在断裂的TiBw和富集的Y2O3增强相周围大量增殖和聚集,推动局部晶粒的细化。不同于TiBw和Y2O3对晶粒细化的影响,根据其分布位置的不同,纳米硅化物分别通过钉扎晶界和阻碍位错运动促进α晶粒的动态再结晶。

等温多向锻造双尺度(TiB+Y_(2)O_(3))/近α钛基复合材料的组织性能研究

采用非自耗真空电弧熔炼法制备了(TiB+Y_(2)O_(3))/近α钛复合材料铸锭并对其在β相区和近β相区进行了等温多向锻造(IMDF),研究了不同温度下多向锻造复合材料的组织演变和强化机制。结果表明:多向锻后复合材料基体组织呈网篮状,微米级TiB长纤维由于应力集中而断裂并沿着最后一次的变形方向定向排列,亚微米级Y_(2)O_(3)颗粒的尺寸和分布在变形前后几乎未改变。近β相区变形的组织晶粒更细小,且存在少量等轴α相,这些α等轴晶来源于粗大初生α板条的动态球化。锻造变形后复合材料的强塑性显著提升,其中在1010℃多向锻造的复合材料室温抗拉强度和延伸率为1178.5 MPa和11.2%,650℃抗拉强度和延伸率为709.3 MPa和25.7%。多向锻造复合材料优异的力学性能主要归因于基体晶粒细化及增强相产生的热失配强化和Orowan强化。然而,变形时TiB晶须的折断在一定程度上削弱了其承载强化效果。