稀土y对ti43al9v合金高温变形能力的影响

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1、稀土Y对Ti-43Al-9V合金高温变形能力的影响孔凡涛，陈玉勇(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001)摘要：本文研究了不同变形温度、应变速率条件下稀土Y对Ti-43Al-9V合金高温变形能力的影响，并分析了合金变形后的显微组织变化。研究结果表明，添加稀土Y可以有效改善Ti-43Al-9V合金的高温变形能力。分析认为具有较细的晶粒尺寸和较低的变形抗力，以及相对较快的再结晶发生和细小均匀的再结晶晶粒等原因导致了Ti-43Al-9V-0.3Y合金高温变形能力的提高。关键词：TiAl合金；热变形；稀土；显微组织；中图分类号：TG146.2EffectofrareearthYo

2、nthehightemperaturedeformabilityofTi-43Al-9ValloyKONGFan-tao,CHENYu-yong(HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:ThispaperstudiedtheeffectsofRareEarthYonhotdeformationabilityofTiAlalloysunderconditionsofdifferentdeformationtemperaturesandstrainrates,andanalyzedthechangeofmicrostruct

3、uresafterdeformation.ThehotdeformationexperimentresultsshowthataddingY(0.3at%)canimprovehightemperaturedeformabilityofTi-43Al-9Valloy,andmainreasonsforthisimprovementareTi-43Al-9V-0.3Yalloypossessingsomecharacteristics,suchassmallergrainsize,lowerresistanceofdeformation,andfasterrecrystallizationan

4、dsmallerhomogeneousrecrystalgrains.Keywords:TiAlalloy;hotdeformation;rareearths;microstructure1引言TiA1金属间化合物以其低密度，高比强度和比弹性模量，良好的抗蠕变及抗氧化能力等特点，[1,2]成为航天、航空、能源及汽车工业极具竞争力的高温结构材料。但是由于TiAl合金具有原子间结合力强，晶体结构复杂，粗大层片的各向异性等原因，导致其室温塑性低，变形能力差，因而很难热加工。尽管如此，如果在高温下进行形变，它还是呈现出相当的塑性，这时，可在晶体中观察[3,4]到许多位错和孪晶，形变的主要原因是位错的

5、运动和孪晶滑移。TiAl合金高温变形行为受到形变温度、速度、变形量及应力状态的影响，通过这些形变条件的[5,6]改变，材料的加工性能有可能得到改善。TiAl合金较差的塑性使材料的变形工艺条件很难控制，因此，明确合金的变形机制、了解合金在变形过程中组织的变化和确定最佳工艺参数条件来指导变形工艺的制定十分重要。目前，对于V含量较高的合金的热压变形性能的研究非常少，特别是含有稀土Y的TiAl合金的变形研究更鲜见报道。基金项目：国家自然科学基金资助项目(50274035)。作者简介：孔凡涛（1971－），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨工业大学副教授。陈玉勇（1956－），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨工业大

6、学教授。1802试样制备及试验方法TiAl合金由水冷铜坩埚真空感应熔炼炉(ISM)熔炼制备，合金名义成分为：Ti-43Al-9V(at.%)、Ti-43Al-9V-0.3Y(at.%)。两种合金经过热等静压处理(HIP:1250℃、170MPa、4h)和的均匀化退火处理(900℃、48h)。高温压缩实验在Gleeble-1500D型热/力模拟试验机上进行，压缩试样尺寸为Ф8×12mm。变形后的试样在光学显微镜下进行显微组织观察。具体的变形参数如下：变形温度：1100℃、1150℃、1200℃；-1-1-1应变速率：1.0s、0.1s、0.01s；变形量：60%。为了减小压缩时压头与试样两个端

7、面之间的摩擦对真实应力的影响，试样的两端加入石墨作为润滑剂。变形结束后立即水冷，以保留变形后的组织。3结果及讨论3．1合金变形能力的工艺参数影响从热压变形后试样的外观来看，所有未发生碎裂的试样均呈“鼓”形。试样压缩过程中，部分会出现表面裂纹，裂纹一般分布于试样的侧表面。有的裂纹很深，甚至整个试样发生碎化。实验研究发现，变形温度和变形速率对材料的变形性能有很明显的影响。提高压缩实验的温度、降低变形速率，均有利于