稀土Er对Ti-16Al-27Nb合金组织和性能的影响

admin · 发表于 2023-10-9 23:03:17

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Ti-Al-Nb合金具有比密度小、使用温度高的特点，是一种具有良好发展前景的高温结构材料，在航空航天及军事装备领域具有重要的应用前景，但其室温塑性变形能力较差，难以加工成所需形状的产品。本文采用添加微量稀土元素（1.0-2.0at.%）Er的方法来改善Ti-16Al-27Nb合金的力学性能，提高其塑性变形能力。研究发现，除了在合金中析出一个面心立方结构的富Er相外，添加1.0-2.0at.%Er不改变Ti-16Al-27Nb合金的相组成，无论是铸态合金还是热处理后的合金，都由具有正交结构的O相、体心立方结构的B2相和六方结构的2相组成。随着Er元素含量的增加，铸态和热处理合金的晶粒尺寸都减小，但Er含量越高，细化效果渐渐减弱，合金晶粒尺寸减小的幅度变小。研究表明，富Er相具有周期性的调制结构，采用MacTempas模拟软件建立结构模型，对富Er析出相的高分辨像进行模拟计算。所有铸态合金的室温压缩应力－应变曲线，在经历一个近似的线性变形过程后，都出现一个应力平台，显现出典型的马氏体相变特征。试样具有明显的塑性，在压缩过程中，试样不再断裂，而是被压缩成瘪平状。Er元素使铸态Ti-16Al-27Nb合金的马氏体相变激发应力M下降，热处理提高合金的马氏体相变激发应力M，但热处理急剧降低合金的塑性变形能力，所有热处理合金在压缩过程中都发生断裂。

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