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挤压态Ti-46Al-5Nb-1W合金的力学性能

   2014-09-27 IP属地 陕西5020
   γ-TiAl合金具有较低的密度,替代目前广泛使用的钢和高温合金零件,可减重40%以上,因而在航空发动机领域应用具有很大的潜力。
  英国学者A-Wisbey等人对挤压态Ti-46Al-5Nb-1W合金在室温和700、850℃的拉伸性能和蠕变性能进行了研究。实验用Ti-46Al-5Nb-1W合金棒材采用真空电弧熔炼后包套挤压获得,挤压比为14∶1。挤压后部分Ti-46Al-5Nb-1W合金棒材在1170℃进行热处理,保温48 h后空冷以获得双态组织。
  组织观察显示,挤压态Ti-46Al-5Nb-1W合金具有比较细小和均匀的近片层显微组织,而退火态的片层结构有明显的粗化,同时可观察到更多的块状γ相。
  拉伸试验结果显示,挤压态Ti-46Al-5Nb-1W合金在室温下的平均屈服强度为820MPa,抗拉强度为950MPa,延伸率为1.0%;在700℃时,其抗拉强度为880MPa,延伸率约为5%;而850℃时抗拉强度降低到670MPa,延伸率则提高到18%。
  在700℃时,挤压态Ti46Al5Nb1W合金的蠕变曲线显示为典型的3个阶段:第1阶段为初始蠕变阶段,第2阶段为稳定蠕变阶段,第3阶段为加速蠕变阶段。然而,在600℃时,其蠕变曲线显示出很低的蠕变塑性,并且没有出现第3阶段。在700℃时,退火态Ti-46Al-5Nb-1W合金的第2阶段蠕变速率稍微高于挤压态。
  因此,挤压态Ti-46Al-5Nb-1W合金为近片层显微组织,具有很高的室温和高温强度,同时与其它γ-TiAl合金相比其蠕变性能也是最好的。这种合金室温拉伸塑性大约为1%而700℃时塑性达到10%左右,其韧脆转变发生在500~700℃之间。蠕变性能也远远超过其它γ-TiAl合金,甚至接近一些基高温合金的蠕变性能。
  挤压后这种铝合金具有出色的拉伸和蠕变性能。因此必须对挤压过程进行严密的控制以获得优异的力学性能。如果这种挤压工序控制是可行的,那么这种挤压态钛铝合金为随后的机械加工提供了一个很好的基础。
 
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