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1、第4l卷第1O期稀有金屬材料與工程Vo1．41，No．10201210月RAREMETALMATERIAI，SANDENGⅡEER】GOctobcr2012Hf對Ni．Ti．Al合金高溫變形行為影響宋曉云，李巖，李樹索(北京航空航天大學(xué)航天材料與服役教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100191)摘要：采用熱模擬實(shí)驗(yàn)研究了NisoTi46-xAl4H(x=0-6，at％)合金的微觀組織特點(diǎn)和高溫變形行為。合金由基體相NiTi和第二相Ti2Ni組成。Hf全部溶解在基體相和第二相中，并且促進(jìn)了第二相的析出，顯著提高了合金的高溫強(qiáng)度。
2、Ni—Ti·A1一Hf合金在700-800℃下變形行為的研究表明：合金具有良好的高溫壓縮性能，流變應(yīng)力隨著應(yīng)變速率的減小或變形溫度的增加而降低，其高溫變形行為符合溫度補(bǔ)償冪規(guī)律描述。Hf的添加使合金的應(yīng)力指數(shù)()和變形激活能(9)上升，這主要是由于Hf的固溶強(qiáng)化、促進(jìn)Ti2Ni相析出強(qiáng)化和高溫穩(wěn)定性造成的。關(guān)鍵詞：Ni—Ti—Al合金；Hf_微觀組織；力學(xué)性能；高溫變形行為中圖法分類號：TG132．32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002．185X(2012)10—1735．06近年來，Ni—Ti．Al金屬間化合物基合金
3、作為一種在速率等工藝參數(shù)非常敏感，相關(guān)研究對建立合金高溫下航空航天等領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，受的本構(gòu)關(guān)系模型，預(yù)測和優(yōu)化成型過程工藝參數(shù)非常重到了人們的關(guān)注，2J。Ni．Ti—A1合金以具有本征塑性的要。李淼泉等基于GH4169合金高溫塑性變形時(shí)的流動(dòng)NiTi相(B2結(jié)構(gòu))為基體，通過Al的固溶強(qiáng)化和Ti2Ni應(yīng)力特征，建立了流動(dòng)應(yīng)力模型，為提高合金塑性變形相或Ni2TiA1相的析出強(qiáng)化來提高強(qiáng)度【2]。加入第四合構(gòu)件的質(zhì)量穩(wěn)定性提供了理論基礎(chǔ)[1引。郭鴻鎮(zhèn)等研究金元素，如Nb和Mo，可以進(jìn)一步改善高溫力
4、學(xué)性能了Ti合金的高溫變形行為，以制定合理的等溫鍛造工和抗高溫氧化性能。研究表明，Nb的添加促進(jìn)了藝來提高Ti合金的性能【l。張偉紅等研究了700～1000Ni—Ti．Al合金強(qiáng)化相Ti2Ni相的彌散析出和細(xì)化，并導(dǎo)℃，應(yīng)變速率0．01～7．8s。條件下熱鍛NiTi合金的高溫致高強(qiáng)富Nb相析出，顯著提高了合金的室溫和高溫強(qiáng)變形行為，從而建立了NiTi合金高溫宏觀應(yīng)力的本構(gòu)度，例如，Ti50Ni40A18Nb2合金在600℃時(shí)的壓縮屈服模型[】引。本工作將通過熱模擬壓縮試驗(yàn)，系統(tǒng)研究Hf強(qiáng)度和比強(qiáng)度分別為1237MPa
5、和216MPa／(g·cm)，超對Ni—Ti—AI合金力學(xué)性能和高溫變形行為的影響規(guī)律，過Rene95高溫合金【5I6J。Nb元素還可以顯著改善合金為合金的高溫塑性成形過程的數(shù)值模擬和熱加工工藝的抗高溫氧化性能，Ni50Ti41A16Nb3合金800℃氧化100的優(yōu)化提供依據(jù)。h的增重僅為1．4mg／cm，比未添加合金降低了約16．41實(shí)驗(yàn)mg／cm[7-91。研究還發(fā)現(xiàn)，Mo的固溶強(qiáng)化使Ni—Ti．A1合金的屈服強(qiáng)度大幅度提高，例如，Ni50Ti43A16Mo1合選用純鈦(99．99％)，電解鎳(99．95％)，鋁
6、(99．96％)金600℃的屈服強(qiáng)度達(dá)到940MPa，比Ni50Ti44AI6合和鉿(99．9％)為原料，采用非自耗真空電弧爐熔煉金高60％以上【，¨】。Ni50Ti46．A14HC=0，1，4，6)合金，分別簡記為OHf，難熔金屬元素Hf是高溫結(jié)構(gòu)材料中非常重要的合1Hf，4Hf和6Hf。將合金錠反復(fù)熔煉4次以保證其成金化元素之一。在鑄造鎳基高溫合金中，Hf強(qiáng)化了共分均勻，控制鑄錠重量變化小于0．2％，可認(rèn)為合金實(shí)晶相，從而提高了合金的室溫抗拉伸和中溫持久強(qiáng)度際成分接近名義成分。將真空封裝在石英管中的鑄錠和塑性u1
7、。在NiA1合金中，添加Hf能夠生成Heusler在1000℃下均勻化處理10h后空冷，利用線切割從型Ni2AIHf相，起到沉淀強(qiáng)化作用【"J。而且Hf也可以均勻化處理后的鑄錠上切取試樣。利用JSM5600掃描提高TiNi形狀記憶合金的強(qiáng)度[14,15]?？梢栽O(shè)想，Hf應(yīng)電鏡(SEM)觀察合金的微觀組織，并用LinkISIS6498該對Ni．Ti—Al具有強(qiáng)化作用，而相關(guān)研究尚未見報(bào)道。型能譜儀(EDS)分析合金相成分。采用D／max2200pc一般來說，合金在高溫下的變形行為對溫度和應(yīng)變型x射線衍射儀進(jìn)行相組成分析
8、，采用CuK靶，電收稿日期：2011-11-01基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(50501001)作者簡介：宋曉云，女，1982年生，博士生，北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京100191；通訊作者：李巖，博士，副教授，電話：010—82315989，E—mail：liyan@buaa．edu．cn第1O期宋曉云等：Hf對Ni—Ti-A1合金
