论文部分内容阅读
本文以BT20钛合金为基体合金，向该基体合金中添加合金化元素C、B与Y，采用WK-Ⅱ型水冷铜坩埚非自耗钨极电弧炉熔炼BT20-C，BT20-B，BT20-Y，BT20-C-Y以及BT20-B-Y多种成分的钛合金。利用OM，SEM，电子万能实验机等分析测试方法，研究合金化元素C、B与Y对BT20钛合金组织与性能的影响。组织分析表明：C、B与Y加入到BT20钛合金中，组织中将析出TiC相，TiB相和Y2O3相。C含量低于0.2%时，C将全部固溶到合金基体中，组织中未析出TiC相。C含量高于0.4%，合金中析出条状形貌的共晶TiC。少量B引入到合金中，凝固组织中有不规则的TiB晶须。BT20-Y合金中Y含量的较低时，Y2O3相呈细小的等轴形貌，随Y增多，部分Y2O3相演变为条状形貌。C、B与Y的引入均可细化BT20钛合金的β晶粒，C和B是通过在β-Ti固液界面前沿富集形成成分过冷而致使β晶粒细化；Y是通过改变熔体性质而实现β晶粒细化。BT20钛合金中同时加C和Y后，组织中析出TiC相和Y2O3相，Y的存在可细化共晶TiC。Y2O3相后于TiC相析出，部分Y2O3相依附在TiC相上。同时加B和Y后，合金中析出TiB相和Y2O3相，Y2O3相可依附在先析出的TiB生长。经C、B与Y合金化后，BT20钛合金显微组织的基本特征并未发生根本变化，仍然为网篮组织。C和B几乎不会改变α片层的尺寸，但使组织中α集束特征变得不明显。Y对合金中α集束和α片层的影响大于C和B的影响，Y的引入可显著细化α片层，Y含量达到1%，α片层的平均尺寸降低到约0.3μm。对合金性能研究显示：添加C或B均可提高BT20合金的屈服强度和维氏硬度，而合金的抗压强度和压缩率均随C或B含量增加呈先增加后降低的趋势，在C含量为0.6%时合金的抗压强度达到峰值，为1607.3MPa，强度的增加伴随着塑形的降低。B含量为0.1%时，合金的抗压强度和压缩率达到峰值，分别为1545.3MPa和11.34%。Y加入后，合金的塑性变形能力得以提升，当Y含量为0.1%时，合金的压缩率达到13.11%。从压缩性能角度而言，C的合金化效果优于B的合金化效果。Y含量对BT20+0.4C合金以及BT20+0.1B合金压缩性能和维氏硬度的影响趋势与Y对BT20钛合金的影响是一致的。