Ti-600合金的蠕变性能的研究.pdfVIP

增刊2 真空与低温 20]1年12月 VacuumCryogenics 219 Ti一600合金的蠕变性能研究 曾立英，洪权，卢亚锋，赵永庆 (西北有色金属研究院，陕西，西安，710016) 摘要：本文研究了≠种温度、三种应力下一种600c高温钛合金(ri一600)的蠕变行为，同时计算了合金在不同应力、不同温度 蠕变应力指数P值为1．1-4．1；650C，合金的P值则为4．7-6．8；这表明在实验温度和应力范围内合金的蠕变变形以位错攀移为主。 关键词：Ti一600高温钛合金；应力指数；蠕变激活能；蠕变临界应力 中图分类号：0614．41+．1 文献标识码：A I．Z2。043 DoI：10．3969／j．issn．1006-7086．201 1引言 为了满足先进发动机的设计需求，西北有色金属研究院研发出一种可在600℃以上使用的添加稀土元 热稳定性能等)，尤其是在蠕变性能方面超过了IMl834合金㈣。 对高温钛合金而言，蠕变性能的高低是评价其性能的主要依据之一，因为合金在服役条件下的蠕变行为 决定了合金的使用寿命和发动机的安全可靠性。因此，研究其高温蠕变行为是至关重要的。本文重点研究了 Ti一600合金在550C650C，三种不同应力下的蠕变性能。 2实验材料和实验方法 AC+650C／8h 棒，从其上切取蠕变试样。试样经1020C／lh AC热处理。蠕变试样工作直径5mm，标距长度 150MPa、200MPa、300MPa。蠕变实验后绘制蠕变实验曲线，并对曲线进行分析。 3结果与讨论 3．1 Ti一600合金的稳态蠕变速率 图l示出三种不同温度和三种不同应力下Ti一600合金的蠕变曲线。从图1中可以看到典型的蠕变曲线 的三个阶段，第一阶段是减速蠕变阶段，这一阶段从曲线的斜率可以看出，开始的蠕变速率很大，随着时间延 长，蠕变速率逐渐减小；第二阶段是稳态蠕变阶段，其特征是蠕变速率恒定，应变一时间曲线中表现为直线 段；第三阶段是加速蠕变阶段，其特征是蠕变速率急剧增大直至断裂。从图l中还可以看出，当温度降低或 者应力减小，都可使蠕变过程减慢，这时可以看到蠕变第二阶段很长，第三阶段甚至可以不出现。反之，当温 度升高或者应力增加，第二阶段较短，很快地由蠕变第一阶段过渡到第三阶段。 收稿日期：20ll一09一01． ． 基金项目：国家973计划资助项目(2007cB613807)和国家科技支撑计划资助项目(2007BAE07801) 作者简介：曾立英(1970一)。女，教授级高级工程师，西北有色金属研究院。主要从事钛及钛合金的研究。 真空与低温 增刊2 220 Vacuum＆Cryogenics 2011年12月 根据蠕变理论，稳态蠕变速率是反映材料蠕变行为的特征量，其数值可根据图l蠕变曲线的斜率和试样 的标距长度计算得出。表1和表2分别示出Ti一600合金300MPa不同温度下的稳态蠕变速率以及合金在 6000C不同应力下的稳态蠕变速率。从表l、2中可以看出，蠕变应力相同时，合金的稳态蠕变速率随温度的升 高而增大；而蠕变温度相同时，稳态蠕变速率则随蠕变应力的增大而增大。很明显。650。C下合金的稳态蠕变 速率高于6000C的。从表中数据还可以看出，蠕变应力为300MPa时，600℃和650℃，合金的稳态蠕变速率 分别为9．17104／s和6．6810-6／s。实验数值说明Ti一600合金600cc和650℃下的稳态蠕变速率数值较低，这 表明合金具有较好的抗