课件：塑性成形技术.ppt

-TiAl 基合金构件塑性成形技术,一、-TiAl 基合金成分与组织特征,1. Ti-Al 二元合金相图,性 能 Ti 合金 2 -Ti3Al -TiAl Ni基合金 密度/gcm-3 4.5-4.9 4.1-4.7 3.7-4.3 7.9-9.1 模量/GPa 96-115 100-145 160-180 195-220 室温屈服强度/MPa 1200 950 600-800 1350 高温屈服强度/MPa 350 550 400 350 抗蠕变极限温度/ 600 750 800-1000 1090 抗氧化极限温度/ 600 650 1000 1090,（a）近等轴晶组织（NG）；（b）/2全层片组织（FL） （c）近/2层片组织（NL）；（d） + /2 双态组织（DP）,3. -TiAl 基合金的四种典型组织,-TiAl单相组织相比，适量的2相能显著改善-TiAl基合金的室温塑性，另外，双态组织的强度也明显优于单相-TiAl合金，且其强度随2 相即层片组织体积分数的增加而增加，因为2-Ti3Al 的强度比-TiAl相更高。 如果存在过多的2 相，合金的塑性又会变差，例如（+2）全片层组织，由于其变形性能存在严重各向异性，使层片群边界形成应力集中，因此易导致在应力作用下过早开裂。 在层片群边界存在一定数量的等轴相晶粒可部分缓解由于变形造成的应力集中，从而提高塑性。因此，一般情况下，对于-TiAl基合金的四种组织形态，以与（+2）同时存在的双态组织所对应的综合力学性能比较好。,4. -TiAl 基合金组织对力学性能的影响,二、-TiAl 基合金的晶体学特征与位错滑移机制,1. -TiAl 的晶体结构与滑移系,晶体结构：-TiAl 相具有正方点阵L10晶体结构，a=0.4005nm，c=0.4070nm，c/a=1.016，c/a值随合金中铝含量增加在1.01-1.03之间变化； 滑移面与滑移方向：-TiAl 的滑移面为111面，滑移方向有 110、101 和 112，如图所示。其中：b1、b2、b3代表不全位错的柏氏矢量。,（a）单晶-TiAl合金不同滑移系位错开动 CRSS与温度的关系,（a）单晶-TiAl合金不同 位向屈服强度随温度的变化,1. -TiAl基合金屈服强度的反常温度关系,三、-TiAl 基合金的强度与高温塑性,细晶单相-TiAl 多晶材料的屈服强度与延伸率随温度的变化,2. 温度对-TiAl基合金屈服强度与塑性的影响,3. -TiAl 热塑性变形的应力-应变关系,Zener-Hollomon关系：,式中：Q是热变形激活能；p为热变形峰值流动应力，A、n为常数。上式亦可写为： 或：,粉末冶金Ti-47Al 合金的在高温下的压缩变形行为,根据回归处理，获得表征Ti-47Al合金高温变形过程温度、应变速率、应变 对其流动应力影响的变形本构模型如下：,Ti-47Al-2Cr-0.2Si 合金Zener-Hollomon常数与晶粒尺寸的关系,3. 晶粒尺寸对热塑性变形Z参数的影响,四、-TiAl 基合金成形工艺途径,两种典型的 -TiAl基合金制备与加工成形工艺路线示意图,铸造Ti-47Al-4（Cr, Nb, Mo, B）合金等温锻件及锻造前后组织对比 （a）等温锻件 （b）锻前组织 （b）锻后组织,五、-TiAl 基合金的锻造,1. 铸锭的开坯锻造与组织改善,主要方法：大挤压比挤压，多次包套锻造、异轴三次锻造等。,-TiAl 叶片的铸锭冶金等温锻生产工艺路线 示意图(德国GKSS),2. -TiAl 基合金叶片等温锻造工艺实例,-TiAl基合金汽车发动机排气阀门的锻造工艺（德国）,采用锻造工艺生产的-TiAl基合 金排气阀零件实物 （德国）,采用锻造与机械加工制造的 -TiAl 零件（日本三菱重工）,六、-TiAl 基合金的挤压与轧制,-TiAl 基合金的典型挤压工艺流程（Plansee AG）,-TiAl 基合金的挤压 挤压工艺的目的：（1）获得长轴类制件；（2）改善组织 主要方法：包套热挤压,2. -TiAl 基合金的轧制 目的：获得-TiAl 材料薄板；工艺方法：等温轧制、包套轧制。,-TiAl 基合金等温轧制工艺示意图（日本神户制钢与三菱重工）,-TiAl 板材与箔材的工业化生产（Plansee AG）：板材最大规格尺寸2000mm500mm1.0mm ；箔材最小厚度：150m。,2. -TiAl 板壳零件的成形,（a） 超塑性成形（气胀成形） 如：平均晶粒尺寸15m 的粉末冶金 -TiAl基合金板材，在950以上温 度表现出良好的SPF潜力，在应变速 率110-5-110-3 1/s时，m值大约在 0.4-0.7范围内变化，延伸率一般可达 到200%左右或更高。,（b） 热弯或热模压成形 如：高速民用运输机翼体结 构零件中的U形波纹状筋板， 超音速推进系统中板壳桁架 结构等零件。,Thank you very much for your attention!,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,感谢您的观看和下载,The user can demon