金属学报

作者：王秀琦, 李天瑞, 刘国怀, 郭瑞琪, 王昭东

单位：1 东北大学 轧制技术与连轧自动化国家重点实验室 沈阳 110819；2 安徽工业大学 冶金工程学院 马鞍山 243000

关键词：TiAl合金,交叉包套轧制,热处理,微观组织,力学性能,

基金：国家自然科学基金项目(52071065);中央高校基本科研业务费基金项目(N2007007)

TiAl合金因其低密度、优异的高温强度、抗蠕变和抗氧化性能而在航空航天和汽车工业中具有广阔的应用前景，但其本质脆性和变形能力差的缺点严重限制其进一步发展。本工作通过交叉包套轧制(CHPR)和一步退火处理实现了800℃下超高塑性Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金板材的制备。利用SEM、EBSD、TEM和拉伸等实验方法考察了TiAl合金的热变形行为、不同轧制和热处理工艺对微观组织和力学性能的影响。结果表明，与单向包套轧制(UHPR)相比，CHPR板材沿厚度方向和板面方向均表现出更高的组织均匀性，微观组织由残余α2/γ片层及其晶界的等轴γ、α2和B2相组成，但残余片层的尺寸较小且含量明显降低，其原因是在CHPR的双向剪切力和压应力的作用下大量残余片层破碎并发生了完全再结晶。CHPR TiAl合金的高温流变软化机制主要包括片层弯曲扭折变形、β/B2相协调变形、α2/γ片层的相变分解、初生和二次孪晶诱导的γ相动态再结晶。随后对CHPR合金进行1200~1340℃的退火热处理，1200℃条件下获得了等轴片层和等轴晶粒(α2 + γ + B2)的多相组织，部分晶粒达到了纳米级。1340℃条件下得到了近全片层组织。对UHPR和CHPR板材的横/纵向和1200℃退火热处理试样的拉伸性能进行比较，CHPR板材横纵向的拉伸性能更加均匀，再经1200℃退火热处理后获得的多相等轴组织具有最佳的强度-塑性匹配，室温下抗拉强度为624 MPa，延伸率为1.32%；800℃下抗拉强度为515 MPa，延伸率可达107.0%。分析试样的断裂行为可知，室温下3种试样的断裂方式为穿片层和解理断裂。800℃下断裂方式转变为韧性断裂，断裂失效机制以微孔联结机制为主，其中经过1200℃退火热处理的板材断口具有更小而深的韧窝，塑性最佳。精细的片层结构和均匀细小的等轴晶组织能够阻碍裂纹的扩展，有利于综合力学性能的提高。

来源：2024年第1期

《金属学报》期刊编辑部

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