铸态高Nb-TiAl合金高温蠕变变形及断裂机制

通过XRD、OM、SEM和TEM分析铸态合金组织,并进行800～850℃、250～325 MPa范围内的高温蠕变性能测试,以探究铸态Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B₄C合金的显微组织及高温蠕变变形与断裂行为。结果表明：该铸态合金为全层片组织,多种形态的TiB于片层团内部及晶界处弥散析出,而C原子则固溶于基体中。根据蠕变性能数据计算,Ti-46Al-6Nb-2.5V-0.2B₄C合金在测试范围内的应力指数n和蠕变激活能Q_C分别为5.71和313.316 kJ/mol。该合金的蠕变变形主要由位错攀移与孪生变形控制,并且蠕变诱导产生动态回复与动态再结晶,发挥软化作用。同时,蠕变过程中Ti₂AlC会在TiB与基体的界面处动态析出,并与TiB保持[1■]_TiB//[1■10]_Ti2AlC和(110)_TiB//(10■0)_{Ti2Al C}位向关系。此外,该合金的蠕变断裂机制主要为孔洞的萌生和聚合以及裂纹的扩展。     

纳米Y2O3对高Nb-TiAl合金高温蠕变性能的影响

在不同温度、不同应力条件下对高Nb-TiAl合金进行蠕变测试,结合扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等分析手段探究纳米Y₂O₃对Ti-45Al-6Nb-2.5V合金高温蠕变性能的影响。铸态高Nb-TiAl合金组织为α₂/γ层片结构,纳米Y₂O₃的添加可显著细化合金组织并改善合金的高温拉伸性能。蠕变结果分析得出,添加0.15at.%纳米Y₂O₃会显著改善Ti-45Al-6Nb-2.5V合金的抗蠕变性能,在800℃/300MPa条件下,合金稳态蠕变速率由2.389×10^_-7s^_-1降至1.500×10^_-7s^_-1;在850℃/250MPa条件下,合金的蠕变寿命由14.10h延长至61.50h。添加纳米Y₂O₃提高合金蠕变抗力的机制是Y₂O₃与基体具有较高的结合强度,可以有效阻碍位错运动,减弱孔洞萌生的倾向。经分析,两种合金在800℃/300MPa下的蠕变行为主要受位错攀移与孪晶控制,蠕变损伤断裂机理为孔洞萌生与裂纹扩展。     

TiB、TiC和Y2O3增强钛基复合材料的蠕变行为和组织演变(英文)

采用感应熔炼法制备(TiB+TiC)和(TiB+TiC+Y₂O₃)增强钛基复合材料。蠕变试验在650℃和120～160 MPa下进行，通过XRD、SEM和TEM对铸态试样和蠕变试样的显微组织演变进行详细表征。结果表明，两种复合材料的铸态组织均为网篮组织。在相同的蠕变条件下，添加Y₂O₃的复合材料具有更低的稳态蠕变速率。蠕变后，在α/β界面、溶解的β相和增强体周围有硅化物析出，这些硅化物对位错有很强的钉扎作用。因为存在贯穿TiB晶须的层错结构，所以TiB周围的硅化物尺寸明显大于TiC和Y₂O₃周围的硅化物尺寸。蠕变变形主要受溶质阻力控制，位错运动还受到α/β界面、增强相和硅化物的影响。