《多元多尺寸增強體對鈦合金強塑形變形的作用機理》是依託上海交通大學，由呂維潔擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多元多尺寸增強體對鈦合金強塑形變形的作用機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂維潔
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研製和開發具有良好綜合性能的鈦合金對滿足航天航空領域的迫切需求具有重要的科學意義和實用價值。本項目基於課題組多年原位自生鈦基複合材料的研究，希冀利用等徑彎曲通道變形（ECAP）獲得具有超細晶的基體組織，進一步改善鈦基複合材料組織特徵，進而提高鈦基複合材料的綜合性能。利用原位自生工藝製備TiB和La2O3混雜增強的鈦基複合材料，經熱鍛和多道次彎角擠壓製備材料。系統研究多元多尺寸原位自生增強體對ECAP變形的影響規律及其對鈦基複合材料組織演變的作用機制，最佳化原位自生鈦基複合材料彎角擠壓的製備工藝。闡明多元增強體對晶粒細化及超細晶組織穩定性的影響機制，建立超細晶鈦基複合材料的微結構和性能之間的內在關係，為簡捷、低成本製備超細晶鈦基複合材料提供新的方法。也有利於促進金屬材料大塑性變形基礎理論的了解，拓展大塑性變形在金屬基複合材料中的套用，為多相複合強化金屬材料的設計、製備提供指導。
結題摘要
本研究為製備出具有優異性能的超細晶鈦基複合材料，成功將等徑彎曲通道劇烈塑性變形（ECAP）技術分別套用於(TiB+TiC)/Ti-6Al-4V和(TiB+La2O3)/Ti-6Al-4V多元多尺度混雜增強鈦基複合材料，製備獲得了具有超細晶結構的鈦基複合材料。結果表明經高溫劇烈塑性變形，TiB晶須和TiC顆粒等多尺度增強體細化，分布更加均勻，熱處理前後增強體形態穩定，與基體之間界面清晰沒有界面反應，結合良好。擠壓溫度對複合材料組織影響顯著，經800°C和900°C時，形成大量具有清晰晶界的新生超細晶粒（100-500nm），基體片層平均厚度減小到不足1μm，細化效果尤為明顯。TiB晶須的平均長徑比隨著ECAP溫度的升高而減小，在徑向和軸向都出現了斷裂和開裂；但其平均長徑比仍大於臨界長徑比2.7，依然能夠起到有效承載作用。結果也表明擠壓道次和溫度的影響作用明顯，其首道次晶粒細化機制為位錯的滑移和孿生互動作用；2~3道次為動態回復機制，平均晶粒尺寸急劇減小，形成典型變形亞晶組織；4道次為晶界轉動機制，增強體更加細小而分布均勻，晶界角度逐漸增大，最終形成200nm大小的等軸狀具有大角度晶界的超細晶顯微組織。而溫度較低時位錯堆積和纏結占細化主導作用，ECAP溫度的升高促進其動態再結晶和新晶粒的形核，最終生成大量新生超細晶粒。
