导　　师： 杨超

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 制备出更高性能的新结构钛合金,一直以来都是研究者们追求的目标。其中,探索不以牺牲塑性为代价的高强韧双尺度/多尺度结构钛合金,成为了国内外研究者们共同关注的重要话题。近年来的研究表明,为实现钛合金的高强韧化,其微观结构除了要实现晶粒的细晶化、双尺度和多尺度结构化外,还正朝着结构形态复合化等方向发展。有鉴于此,本文提出基于共晶转变的半固态烧结（Semi-solid sintering,SSS）技术。即先通过机械合金化法制备非晶态/纳米晶合金粉末,后采用放电等离子烧结技术固结非晶态/纳米晶合金粉末,并于半固态温度区间实现共晶双尺度结构钛合金的SSS制备。同时,通过调整合金的组元数、元素比例、非晶含量、SSS温度等影响因素,使半固态的共晶液相呈现出多元素的高度密堆结构及局部原子重新错配的长程有序结构,进而实现对冷却后共晶层片组织的比例、形态、分布及尺度等微观结构的调控,以期成功获得超细/纳米共晶双尺度结构高强韧钛合金。首先,基于Ti-Co共晶相图,设计出理论上可发生?-Ti和Ti2Co共晶反应的(Ti76.75Co23.25)83Fe17合金,通过对SSS块体合金的组织调控及性能优化,将合金成分设计为具有更高非晶形成能力的四组元(Ti63.7Fe17Co19.3)87.8Nb12.2与五组元(Ti63.7Fe17Co19.3)82Nb12.2Al5.8。通过SSS温度、合金粉末球磨时间等参数调控,最终以球磨50h的五元系非晶粉末为原料于1080℃SSS制备出局部共晶结构钛合金,其微观组织为局部超细β-Ti和Ti（Fe,Co）层片共晶组织及球化的残余β-Ti共同包围等轴Ti2（Co,Fe）相,其呈现出2315 MPa的压缩断裂强度、1580 MPa的屈服强度及30%的断裂应变。然而,由于Fe和Co原子之间的固溶效应改变了晶相本来的物理化学特性,因而β-Ti和Ti2Co之间的预设共晶反应被抑制,实际却是β-Ti和基体内少量Ti（Fe,Co）发生了亚共晶反应。�

关 键 词： 钛合金 双尺度结构 共晶转变 半固态加工 放电等离子烧结

领　　域： []