Simultaneously improving high‐temperature strength and ductility of as‐cast (TiB + TiC)/Ti–6Al–4Sn–7Zr–1Nb–1Mo–1W–0.2Si via triplex heat treatment

Abstract

摘要 本研究设计了一种新型三步热处理工艺，该工艺可以调控微观组织与(TiB + TiC)增强相、促进(Ti,Zr) 6 Si 3 硅化物和α 2 相析出，从而实现钛基复合材料（Titanium Matrix Composites, TMCs）的高温强度和塑性同时提高。热处理后，TMCs的650 °C抗拉强度提高了141.7 MPa、延伸率提高到6.4%。其复杂的强化机制主要包括初生α相（α p ）细化、次生α相（α s ）从亚稳态β相中析出、(Ti, Zr) 6 Si 3 硅化物析出、细小α 2 相析出、界面对位错的阻碍作用及异质变形强化作用。同时，大量α p 相的存在、α相典型滑移系统施密德因子（Schmid factors, SF）的提高、位错环的形成及一些较大尺寸α 2 相的存在使得TMCs的塑性明显改善。此外，热处理诱导的TiC球化和均匀分布也有利于避免应力集中，抑制相界面处的裂纹萌生和扩展，从而显著提高力学性能，尤其是塑性。