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表面涂层对等温锻造TiAI合金超塑性的影响

文章来源:sjzwx 更新时间:2013-12-26 09:08:50

 摘要通过板状试徉的高温拉伸试验.研究厂表而涂层对等温锻造TiAI合金超塑性的影响.结果表明,试样涂以纯铝,可以提高TiAl合金的超塑性,其原因是涂层既避免了表面高温氧化:又优先形成孔洞,释放了表而的局部应力.推''tif一r表而孔洞的形成和长大.关键词涂层TiAI扭Vft孔4.1为了解决TiAI合金的难加工问题。已经研究了等轴细晶组织的TiAI的超塑性C1.21.发现了粉末冶金和等温锻造状态的TiAI的超塑性能C4.’二.本文报道用板状试样的高温拉伸试验.研究表面涂层对等温锻造TiA!合金的超塑性影响的结果.试验试验材料为Ti-46.5AI-1.0Cr-0.3Si(原价百分数)合金.经自耗电弧炉熔炼和在1000C均匀化退火48h后。在10501C、以80%的变形址等温锻造成饼坯.然后.用线切割切取试样坯料.加工成标距尺寸为15mmx4mmx1.5mm的试样.用等离了喷涂技术将部分试样表面涂上厚约0.2mm的纯铝.在RS2型高温拉伸试验机上以0.5mm·min一’的速度(相当J-5.5x100s’的初始应变速率)拉伸至断裂.试验温度分别为900、一000、一00和一2001C.环境为空气.结果列于表一在JSM-6400型扫描电子显微镜下观察拉伸断1-1、然后将试徉沿侧而抛光腐蚀.用光学显微镜和扫描电镜观察微观组织、涂层及孔洞的变化结果分析由图I(a)可见.经等温锻造的TiAI合金.微观组织不均匀。不利于超塑变形.但在等温锻造过程中,发生了一定程度的再结晶,品界和相界出现很多细小的再结晶晶粒.使等温锻造的TiAI合金在高温变形时表现出超塑性能、即合金具有细品超塑性的特点.比较图la和b,可见在高温变形过程中,合金发生完全再结晶,表明动态再结晶也是TiAI表现超塑性的一个原因〔,〕.由表。叮见.等溢锻造的TiAl合金在空气中告豪n伸时、延伸率随退度的升高显示出一个最佳位;当试样表面涂上纯铝后。其延伸率随a度的升高而升高.除在,Dot拉伸夕卜延伸率均比未涂剐的有较人提高.其原因是:川高溢氛化是影响TAI超翔性的一个_.二要因累.虽悠TiAI的抗氧化性能较好,但超过900℃时.找杭喊化能力下降很多.因为此时形成的氧化层是无保护功能的TiO2或I-10:与^A120,的混合物.AIO,中的饮原子的扩散能力很强.表面将形成TiO:任愈取向的.pit体层,将导致晶界上产生大址孔洞,孔洞在变形过程中长人、连接成裂纹,并断裂仪以.硅能提高TiAI的伉板化能力r‘一〕,但当温度超过Iloot:时.其抗认化能力仍很左《表一(V),fill涂^一层表l瓦形成致密的A1201薄膜,抑制了权旅子向荃体扩敬‘图t),从而改善了合金的坑权化能力r’“’.提高了其高沮延仲率,(2)抑制孔洞.断口及组织观察发现。丁认.断裂与内部的孔洞密切相关〔’.,.,’.等沮派造TiAI在超塑性变形时.孔洞的形成、长大和连接是其断裂的主耍机制t’‘,,.山图3很容易肴出孔润与试样断裂的关系.涂铝后.孔洞主要在涂层和过渡层形成,在丛体上很似图2).这是因为一方面由于阻止长原子向内部扩敬与钦原子结合成易于产生孔洞的TiO;.降低了孔洞的形成率;另一方面山于孔洞优先在涂层形成,释放了表面的局部应力.也抑制孔洞的形成和长大.延级掣N了试样的断裂。提高了延伸率.虽然在涂层与基休有裂纹形成,但这些裂纹井不向基体内扩脓见图2和4).所以并不彬响TiAI合金荃体的成形.这意味着将农面涂层技术与超塑性成形结合起来。可能是变形TiA1合金实用化的有效途径,提高拉伸5度.则I-Al易变形.延伸率增大:但钱化加剧,试样易断裂.延伸率减小,拉伸沮度低于9001.于、氧化不是主要问肠.涂铝的作用不明显,而涂层一势体间形成裂纹的报害和低温对变形的不利作用突出.故涂铝试样的延伸率反而低于未涂Al者.可见.只有在高溢下表面涂层改善丁Al合金的成形性能才能表现出来。

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