Ti3Al基合金板材的超塑性研究

王 旭， 曹京霞， 黃 旭

(北京航空材料研究院，北京100095)

Ti3Al 基合金是具有低密度、高比強度、高彈性模量以及優異的抗氧化性和耐腐蝕性的金屬間化合物。隨著航空航天等飛行器對耐溫要求的不斷提高，傳統的高溫鈦合金已不能滿足要求，具備更高比強度、比剛度及耐溫能力的Ti3Al 基合金成為航空航天領域更具潛力的高溫結構材料［1］。

但由于Ti3Al 基合金室溫塑性差、成形困難及制造成本高［2，3］等缺點，從而限制了它們的廣泛應用。而超塑性成型工藝被認為是解決該類材料難加工成形問題的最好方法之一。Ti3Al 基合金的超塑性研究開始于20 世紀90年代，并取得了許多研究成果［4～13］。但以往的超塑性變形研究都是通過一系列復雜的熱處理工藝獲得典型的等軸細晶組織，以實現材料的高應變速率或低溫超塑性，對具有非典型等軸細晶組織的Ti3Al 基合金的超塑性研究較少，但此類研究更具有工業應用價值。本工作研究了名義成分為Ti-24Al-15Nb-1Mo 的Ti3Al 基合金(簡稱為TD3 合金)熱軋板材的超塑性行為。

1 實驗

試驗使用了厚度為1.9mm(T1 板材)和2.6mm(T2 板材)兩種規格的TD3 合金熱軋薄板，最終一火熱軋的多道次累積變形量分別為62%和48%，兩種規格的薄板均經過990℃固溶處理，其微觀組織如圖1 所示，為雙態組織，初生α2相呈現為等軸與拉長混合的特征，基體為轉變β 組織。

超塑性性能測試用試樣沿板材軋制方向制取，采用如圖2 所示的板形試樣，試樣厚1.5mm，工作部分寬度為2.5mm，長度為10mm。試驗溫度選在900 ～1020℃之間，應變速率為2 ×10－4～2 ×10－2s－1。用美國FEI 公司Quanta 600 環境掃描電子顯微鏡觀察(SEM)超塑性變形前后試樣的組織變化。……