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表面涂層對等溫鍛造TiAI合金超塑性的影響

文章來源：sjzwx 更新時間：2013-12-26 09:08:50

 摘要通過板狀試徉的高溫拉伸試驗.研究廠表而涂層對等溫鍛造TiAI合金超塑性的影響.結(jié)果表明，試樣涂以純鋁，可以提高TiAl合金的超塑性，其原因是涂層既避免了表面高溫氧化:又優(yōu)先形成孔洞，釋放了表而的局部應(yīng)力.推''tif一r表而孔洞的形成和長大.關(guān)鍵詞涂層TiAI扭Vft孔4.1為了解決TiAI合金的難加工問題。已經(jīng)研究了等軸細(xì)晶組織的TiAI的超塑性C1.21.發(fā)現(xiàn)了粉末冶金和等溫鍛造狀態(tài)的TiAI的超塑性能C4.’二.本文報道用板狀試樣的高溫拉伸試驗.研究表面涂層對等溫鍛造TiA!合金的超塑性影響的結(jié)果.試驗試驗材料為Ti-46.5AI-1.0Cr-0.3Si(原價百分?jǐn)?shù))合金.經(jīng)自耗電弧爐熔煉和在1000C均勻化退火48h后。在10501C、以80%的變形址等溫鍛造成餅坯.然后.用線切割切取試樣坯料.加工成標(biāo)距尺寸為15mmx4mmx1.5mm的試樣.用等離了噴涂技術(shù)將部分試樣表面涂上厚約0.2mm的純鋁.在RS2型高溫拉伸試驗機(jī)上以0.5mm·min一’的速度(相當(dāng)J-5.5x100s’的初始應(yīng)變速率)拉伸至斷裂.試驗溫度分別為900、一000、一00和一2001C.環(huán)境為空氣.結(jié)果列于表一在JSM-6400型掃描電子顯微鏡下觀察拉伸斷1-1、然后將試徉沿側(cè)而拋光腐蝕.用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察微觀組織、涂層及孔洞的變化結(jié)果分析由圖I(a)可見.經(jīng)等溫鍛造的TiAI合金.微觀組織不均勻。不利于超塑變形.但在等溫鍛造過程中，發(fā)生了一定程度的再結(jié)晶，品界和相界出現(xiàn)很多細(xì)小的再結(jié)晶晶粒.使等溫鍛造的TiAI合金在高溫變形時表現(xiàn)出超塑性能、即合金具有細(xì)品超塑性的特點.比較圖la和b，可見在高溫變形過程中，合金發(fā)生完全再結(jié)晶，表明動態(tài)再結(jié)晶也是TiAI表現(xiàn)超塑性的一個原因〔，〕.由表。叮見.等溢鍛造的TiAl合金在空氣中告豪n伸時、延伸率隨退度的升高顯示出一個最佳位;當(dāng)試樣表面涂上純鋁后。其延伸率隨a度的升高而升高.除在，Dot拉伸夕卜延伸率均比未涂剮的有較人提高.其原因是:川高溢氛化是影響TAI超翔性的一個_.二要因累.雖悠TiAI的抗氧化性能較好，但超過900℃時.找杭喊化能力下降很多.因為此時形成的氧化層是無保護(hù)功能的TiO2或I-10:與^A120，的混合物.AIO，中的飲原子的擴(kuò)散能力很強(qiáng).表面將形成TiO:任愈取向的.pit體層，將導(dǎo)致晶界上產(chǎn)生大址孔洞，孔洞在變形過程中長人、連接成裂紋，并斷裂儀以.硅能提高TiAI的伉板化能力r‘一〕，但當(dāng)溫度超過Iloot:時.其抗認(rèn)化能力仍很左《表一(V)，fill涂^一層表l瓦形成致密的A1201薄膜，抑制了權(quán)旅子向荃體擴(kuò)敬‘圖t)，從而改善了合金的坑權(quán)化能力r’“’.提高了其高沮延仲率，(2)抑制孔洞.斷口及組織觀察發(fā)現(xiàn)。丁認(rèn).斷裂與內(nèi)部的孔洞密切相關(guān)〔’.，.，’.等沮派造TiAI在超塑性變形時.孔洞的形成、長大和連接是其斷裂的主耍機(jī)制t’‘，，.山圖3很容易肴出孔潤與試樣斷裂的關(guān)系.涂鋁后.孔洞主要在涂層和過渡層形成，在叢體上很似圖2).這是因為一方面由于阻止長原子向內(nèi)部擴(kuò)敬與欽原子結(jié)合成易于產(chǎn)生孔洞的TiO;.降低了孔洞的形成率;另一方面山于孔洞優(yōu)先在涂層形成，釋放了表面的局部應(yīng)力.也抑制孔洞的形成和長大.延級掣N了試樣的斷裂。提高了延伸率.雖然在涂層與基休有裂紋形成，但這些裂紋井不向基體內(nèi)擴(kuò)膿見圖2和4).所以并不彬響TiAI合金荃體的成形.這意味著將農(nóng)面涂層技術(shù)與超塑性成形結(jié)合起來。可能是變形TiA1合金實用化的有效途徑，提高拉伸5度.則I-Al易變形.延伸率增大:但錢化加劇，試樣易斷裂.延伸率減小，拉伸沮度低于9001.于、氧化不是主要問腸.涂鋁的作用不明顯，而涂層一勢體間形成裂紋的報害和低溫對變形的不利作用突出.故涂鋁試樣的延伸率反而低于未涂Al者.可見.只有在高溢下表面涂層改善丁Al合金的成形性能才能表現(xiàn)出來。