【摘 要】
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近年来,梯度复合材料在高科技领域的应用越来越广泛,激光沉积制造技术在梯度复合材料的制备中具有显著优势。本文使用激光沉积技术制备了 TA15/Ti2AlNb直接过渡和梯度过渡复合结构试样,并对试样进行了多种热处理,分析试样显微组织与力学性能变化,探索提高该结构综合性能的途径,为TA15/Ti2AlNb梯度复合材料在航空航天领域实现新型结构设计提供参考依据。结果表明:热处理有效改善了 TA15/Ti2
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2016YFB1100504）；
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近年来,梯度复合材料在高科技领域的应用越来越广泛,激光沉积制造技术在梯度复合材料的制备中具有显著优势。本文使用激光沉积技术制备了 TA15/Ti2AlNb直接过渡和梯度过渡复合结构试样,并对试样进行了多种热处理,分析试样显微组织与力学性能变化,探索提高该结构综合性能的途径,为TA15/Ti2AlNb梯度复合材料在航空航天领域实现新型结构设计提供参考依据。结果表明:热处理有效改善了 TA15/Ti2AlNb直接过渡试样过渡界面显微组织形态,使得两侧组织变得更加均匀,并且可以在试样抗拉强度和显微硬度没有明显降低的同时,显著提高塑性,使其具有较好的综合性能,但过渡界面较为薄弱;通过研究不同冷却方式对退火热处理后TA15/Ti2AlNb直接过渡试样组织和性能的影响,发现炉冷与空冷后显微组织较为类似,油冷后TA15侧出现马氏体α相,水冷后TA15侧组织较为细小且分布较为均匀紧密。Ti2AlNb侧在油冷和水冷后,O相的体积分数降低。冷却速度越快,TA15侧组织的显微硬度越高,水冷后TA15侧组织显微硬度最高,达到了503.2HV0.2;而冷却速度对Ti2AlNb侧组织的显微硬度影响较小;通过对TA15/Ti2AlNb梯度复合结构试样进行热处理,发现梯度过渡结构可以有效提高试样的综合力学性能,使得复合材料过渡区域的性能不再薄弱,3层过渡试样综合性能优于1层过渡试样。相比于沉积态和固溶时效态试样,退火态试样性能较优,具有3层过渡层的TA15/Ti2AlNb复合材料在900℃×1h AC退火后抗拉强度达到了 909.27MPa,伸长率为6.73%。随着Ti2AlNb合金含量增加,3层过渡试样各梯度层的显微硬度先增加后降低;沉积态试样各梯度层硬度相对较高,分别为462.1 HV0.2、470.5 HV0.2和457.6 HV0.2。
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