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:又優先形成孔洞，釋放了表而的局部應力.推''tif一r表而孔洞的形成和長大.關鍵詞涂層TiAI扭Vft孔4.1為了解決TiAI合金的難加工問題。已經研究了等軸細晶組織的TiAI的超塑性C1.21.發現了粉末冶金和等溫鍛造狀態的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果.試驗試驗材料為Ti-46.5AI-1.0Cr-0.3Si(原價百分數)合金.經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.加工成標距尺寸為15mmx4mmx1.5mm的試樣.用等離了噴涂技術將部分試樣表面涂上厚約0.2mm的純鋁.在RS2型高溫拉伸試驗機上以0.5mm·min一’的速度(相當J-5.5x100s’的初始應變速率)拉伸至斷裂.試驗溫度分別為900、一000、一00和一2001C.環境為空氣.結果列于表一在JSM-6400型掃描電子顯微鏡下觀察拉伸斷1-1、然后將試徉沿側而拋光腐蝕.用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察微觀組織、涂層及孔洞的變化結果分析由圖I(a)可見.經等溫鍛造的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，發生了一定程度的再結晶，品界和相界出現很多細小的再結晶晶粒.使等溫鍛造的TiAI合金在高溫變形時表現出超塑性能、即合金具有細品超塑性的特點.比較圖la和b，可見在高溫變形過程中，合金發生完全再結晶，表明動態再結晶也是TiAI表現超塑性的一個原因〔，〕.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功能的TiO2或I-10:與^A120，的混合物.AIO，中的飲原子的擴散能力很強.表面將形成TiO:任愈取向的.pit體層，將導致晶界上產生大址孔洞，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〕，但當溫度超過Iloot:時.其抗認化能力仍很左《表一(V)，fill涂^一層表l瓦形成致密的A1201薄膜，抑制了權旅子向荃體擴敬‘圖t)，從而改善了合金的坑權化能力r’“’.提高了其高沮延仲率，(2)抑制孔洞.斷口及組織觀察發現。丁認.斷裂與內部的孔洞密切相關〔’.，.，’.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制t’‘，，.山圖3很容易肴出孔潤與試樣斷裂的關系.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部擴敬與欽原子結合成易于產生孔洞的TiO;.降低了孔洞的形成率;另一方面山于孔洞優先在涂層形成，釋放了表面的局部應力.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擴膿見圖2和4).所以并不彬響TiAI合金荃體的成形.這意味著將農面涂層技術與超塑性成形結合起來。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出來。