(TiB_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的热变形行为与组织演变

以放电等离子烧结(TiB_(2)+TiB)增强Ti_(2)AlNb基复合材料为初始材料,在Gleeble-3800热模拟实验机上开展了(TiB_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的热压缩变形实验,研究了变形温度1060~1150℃、应变速率0.05~5 s^(-1)范围内复合材料的热变形行为。通过对流变应力-应变数据分析,构建了复合材料在B2单相区内的本构方程,分析了不同Zener-Hollomon(Z)参数下复合材料的组织演变规律。结果表明:(Ti B_(2)+TiB)/Ti-22Al-25Nb复合材料的峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,压缩曲线存在不连续屈服现象。Z值对复合材料的组织演变和变形机制均有重要影响。当ln Z值处于较高水平(35.88)时,复合材料出现局部塑性流动变形失稳区,动态再结晶程度较低,再结晶晶粒平均尺寸为3.82μm,增强颗粒粒径平均尺寸为6.93μm。当ln Z值处于较低水平(29.11~31.28)时,复合材料心部区域均发生完全动态再结晶。随着Z值降低,当ln Z为29.11时,动态再结晶晶粒长大,其平均尺寸增至9.16μm,并且由于B元素扩散的加快,促进了烧结残余TiB_(2)颗粒向Ti B晶须(Ti Bw)转变,原位反应更加充分,增强颗粒平均尺寸减小至2.77μm,TiBw的团簇现象明显减弱。

TiB_(2)增强Ti_(2)AlNb基复合材料的放电等离子烧结制备及其摩擦学性能研究

采用放电等离子烧结(SPS)法在1200℃制备含有不同质量分数TiB_(2)的Ti_(2)AlNb基复合材料,使用显微硬度仪研究不同TiB_(2)含量的复合材料显微硬度变化规律,通过摩擦磨损试验机测试复合材料的摩擦系数,采用三维白光轮廓仪扫描磨痕形貌并计算复合材料的磨损体积和磨损率。结果表明:通过球磨和SPS制备的复合材料组织均匀,烧结过程中TiB_(2)与Ti_(2)AlNb原位反应生成TiB,过量的TiB二次反应原位生成TiB_(2)相。本实验中,随TiB2含量的增加,材料的显微硬度随之增加,且在TiB2添加量为20%(质量分数)时材料的显微硬度达到最高值HV 1446.3。复合材料的摩擦系数和磨损率均随TiB2添加量的增加先减小后增大,摩擦磨损时原位生成的TiB相起到减摩作用,原位生成的TiB2相起耐磨骨架作用。在TiB2含量为10%时复合材料的摩擦磨损性能最优,此时摩擦系数为0.554,磨损率为3.363×10^(-4)mm^(3)·N^(-1)·m^(-1)。复合材料的磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损共同作用。