Ti65合金的初級蠕變和穩態(tài)蠕變

近α型鈦合金包括IMI834[1,2,3]、Ti-1100[4,5]和Ti60[6,7]等合金，人們對其高溫強度和蠕變性能進(jìn)行了廣泛的研究 近α型鈦合金的抗蠕變性能，主要與其組織類(lèi)型有關(guān) 其組織為由10%~15%的初生α相和β轉變組織組成的雙態(tài)組織的合金，具有良好的綜合力學(xué)性能，包括蠕變抗力，斷裂韌性及抗疲勞性能等[8,9] 鈦鋁金屬間化合物可能取代鎳基高溫合金作為高溫結構材料，而與其相比近α型高溫鈦合金的室溫塑性更高、加工成本更低[8,10,11] 合金蠕變的變形機制，與施加的應力、環(huán)境溫度以及組織類(lèi)型(比如晶粒尺寸)等因素有關(guān) 目前關(guān)于穩態(tài)蠕變變形機制[12,13,14]，主要有位錯滑移/攀移[15]、 晶界滑移[16,17]、擴散蠕變[18]以及H-D(Harper-Dorn)蠕變[19,20] 研究合金的蠕變變形，其穩態(tài)蠕變階段的應力指數n常作為蠕變機制的重要參考 當n=1時(shí)金屬或合金的蠕變機制一般由擴散蠕變或者H-D蠕變機制主導，其中擴散蠕變還包括Coble蠕變和N-H(Nabarro-Herring)蠕變[18,21] 當n=2時(shí)，材料的蠕變機制可能部分或完全由晶界滑移承擔[16] 當n=3~5時(shí)，金屬或合金中的蠕變機制是由位錯運動(dòng)控制的位錯蠕變過(guò)程[15,22,23] 在最近的研究中，有人提出一種改進(jìn)型割階釘扎的螺位錯模型，是控制穩態(tài)蠕變速率的主要機制 這種蠕變機制也可解釋γ-TiAl[24]、Ti-6242Si[3]以及Zr-4合金[25]在特定應力條件和環(huán)境溫度下的蠕變機制，其穩態(tài)蠕變階段應力指數一般為4~6 析出相強化的合金，其應力指數高達7~8[14]甚至更大 這種高應力指數，與合金中析出相與位錯運動(dòng)的復雜相互作用有關(guān)[26,27] 在近α型鈦合金中通常加入一定量的Al和Si元素，因此其組織中有硅化物和α2相析出[4] 在先前的研究工作中，人們已經(jīng)研究了硅化物和α2相對合金高溫蠕變性能的影響 [28,29,30,31] 這些研究結果表明，均勻析出的硅化物釘扎合金中的位錯，抑制了合金的蠕變變形[32,33]；還證實(shí)，在基體中引入α2相也能提高合金的抗蠕變性能 但是考慮到合金塑性的降低，需要控制α2相的規模和尺寸[6,34] 在高溫鈦合金的實(shí)際服役過(guò)程中，需要控制的是合金的蠕變總應變而不是穩態(tài)蠕變速率 在這種情況下，合金的初級蠕變階段尤為重