TiBw/TA15復合材料板材超塑變形行為研究

劉瑩瑩，錢健行，付明杰，王富鑫，曾元松

（1.中國航空制造技術研究院，北京 100024；2.哈爾濱工業(yè)大學，哈爾濱 150001）

鈦基復合材料因其高比強度、高比模量及優(yōu)異的耐高溫性能等優(yōu)點，成為航空航天中極具應用前景的新型輕質(zhì)高溫結構材料[1-2]。但復材中TiB 等硬質(zhì)陶瓷增強相的引入，增加了航空航天中大型復雜薄壁結構件的成形難度[3]。采用高溫下超塑變形的手段可有效解決難變形材料加工成形困難的問題，有望促進鈦基復材的工程化應用[4]。前期研究發(fā)現(xiàn)，采用粉末熱壓燒結制備的TiBw/TA15 網(wǎng)狀復合材料在經(jīng)過熱軋制變形之后獲得了良好的強塑性匹配，使該種材料在航空航天薄壁復雜零部件制造領域具備廣泛的應用前景。

本文通過研究TiBw/TA15 復合材料的超塑變形行為，獲得其最佳超塑變形參數(shù)，并探究揭示鈦基復材超塑變形機理，為這種復合材料的后續(xù)成形及應用提供參考和依據(jù)。

1 試驗及方法

本研究采用α+β 相區(qū)軋制TiBw/TA15 復合材料板材，原始厚度為1.5mm，經(jīng)金相法測得相轉(zhuǎn)變溫度Tβ≈1010℃。圖1為軋制方向試樣退火態(tài)顯微組織，可見兩種形態(tài)的初生α 相：等軸狀和層片狀。次生α 相大部分已發(fā)生球化，僅有少部分保留變形后冷卻過程中形成的針狀形貌特征。復合材料中TiB 晶須軋制后發(fā)生明顯破碎并沿軋制方向呈定向分布。

圖1 TiBw/TA15 復合材料原始顯微組織Fig.1 Original structure of TiBw/TA15 composites

利用電火花線切割方法沿軋制方向切取超塑拉伸試樣，其尺寸如圖2所示。試樣采用SiC 水磨砂紙研磨至各表面無橫向劃痕。……