Hf对Ni-Ti-Al合金高温变形行为影响.pdf

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1、第4l卷第1O期稀有金属材料与工程Vo1．41，No．10201210月RAREMETALMATERIAI，SANDENGⅡEER】GOctobcr2012Hf对Ni．Ti．Al合金高温变形行为影响宋晓云，李岩，李树索(北京航空航天大学航天材料与服役教育部重点实验室，北京100191)摘要：采用热模拟实验研究了NisoTi46-xAl4H(x=0-6，at％)合金的微观组织特点和高温变形行为。合金由基体相NiTi和第二相Ti2Ni组成。Hf全部溶解在基体相和第二相中，并且促进了第二相的析出，显著提高了合金的高温强度。

2、Ni—Ti·A1一Hf合金在700-800℃下变形行为的研究表明：合金具有良好的高温压缩性能，流变应力随着应变速率的减小或变形温度的增加而降低，其高温变形行为符合温度补偿幂规律描述。Hf的添加使合金的应力指数()和变形激活能(9)上升，这主要是由于Hf的固溶强化、促进Ti2Ni相析出强化和高温稳定性造成的。关键词：Ni—Ti—Al合金；Hf_微观组织；力学性能；高温变形行为中图法分类号：TG132．32文献标识码：A文章编号：1002．185X(2012)10—1735．06近年来，Ni—Ti．Al金属间化合物基合金

3、作为一种在速率等工艺参数非常敏感，相关研究对建立合金高温下航空航天等领域极具应用潜力的轻质高温结构材料，受的本构关系模型，预测和优化成型过程工艺参数非常重到了人们的关注，2J。Ni．Ti—A1合金以具有本征塑性的要。李淼泉等基于GH4169合金高温塑性变形时的流动NiTi相(B2结构)为基体，通过Al的固溶强化和Ti2Ni应力特征，建立了流动应力模型，为提高合金塑性变形相或Ni2TiA1相的析出强化来提高强度【2]。加入第四合构件的质量稳定性提供了理论基础[1引。郭鸿镇等研究金元素，如Nb和Mo，可以进一步改善高温力

4、学性能了Ti合金的高温变形行为，以制定合理的等温锻造工和抗高温氧化性能。研究表明，Nb的添加促进了艺来提高Ti合金的性能【l。张伟红等研究了700～1000Ni—Ti．Al合金强化相Ti2Ni相的弥散析出和细化，并导℃，应变速率0．01～7．8s。条件下热锻NiTi合金的高温致高强富Nb相析出，显著提高了合金的室温和高温强变形行为，从而建立了NiTi合金高温宏观应力的本构度，例如，Ti50Ni40A18Nb2合金在600℃时的压缩屈服模型[】引。本工作将通过热模拟压缩试验，系统研究Hf强度和比强度分别为1237MPa

5、和216MPa／(g·cm)，超对Ni—Ti—AI合金力学性能和高温变形行为的影响规律，过Rene95高温合金【5I6J。Nb元素还可以显著改善合金为合金的高温塑性成形过程的数值模拟和热加工工艺的抗高温氧化性能，Ni50Ti41A16Nb3合金800℃氧化100的优化提供依据。h的增重仅为1．4mg／cm，比未添加合金降低了约16．41实验mg／cm[7-91。研究还发现，Mo的固溶强化使Ni—Ti．A1合金的屈服强度大幅度提高，例如，Ni50Ti43A16Mo1合选用纯钛(99．99％)，电解镍(99．95％)，铝

6、(99．96％)金600℃的屈服强度达到940MPa，比Ni50Ti44AI6合和铪(99．9％)为原料，采用非自耗真空电弧炉熔炼金高60％以上【，¨】。Ni50Ti46．A14HC=0，1，4，6)合金，分别简记为OHf，难熔金属元素Hf是高温结构材料中非常重要的合1Hf，4Hf和6Hf。将合金锭反复熔炼4次以保证其成金化元素之一。在铸造镍基高温合金中，Hf强化了共分均匀，控制铸锭重量变化小于0．2％，可认为合金实晶相，从而提高了合金的室温抗拉伸和中温持久强度际成分接近名义成分。将真空封装在石英管中的铸锭和塑性u1

7、。在NiA1合金中，添加Hf能够生成Heusler在1000℃下均匀化处理10h后空冷，利用线切割从型Ni2AIHf相，起到沉淀强化作用【"J。而且Hf也可以均匀化处理后的铸锭上切取试样。利用JSM5600扫描提高TiNi形状记忆合金的强度[14,15]。可以设想，Hf应电镜(SEM)观察合金的微观组织，并用LinkISIS6498该对Ni．Ti—Al具有强化作用，而相关研究尚未见报道。型能谱仪(EDS)分析合金相成分。采用D／max2200pc一般来说，合金在高温下的变形行为对温度和应变型x射线衍射仪进行相组成分析

8、，采用CuK靶，电收稿日期：2011-11-01基金项目：国家自然科学基金(50501001)作者简介：宋晓云，女，1982年生，博士生，北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191；通讯作者：李岩，博士，副教授，电话：010—82315989，E—mail：liyan@buaa．edu．cn第1O期宋晓云等：Hf对Ni—Ti-A1合金