650℃下热暴露时间对Ti65合金蠕变性能的影响

王源晨; 刘建荣

沈阳工业大学学报 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4) : 58 -64.

王源晨, 刘建荣

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摘要

【目的】高温长时热暴露过程中微观组织的变化与表面氧化会对高温钛合金的力学性能产生不利影响，进而对其高温服役安全性构成威胁。在高温服役条件下，合金的蠕变性能对关键工程构件的服役可靠性至关重要。【方法】为分析高温热暴露对高温钛合金蠕变性能的影响，以Ti65高温钛合金为研究对象，在650℃下对其进行10、20、55、100和200 h的热暴露实验，对热暴露过程中合金的微观组织与表面氧化形貌进行了观察与分析。在650℃/100 MPa/100 h条件下对热暴露后的Ti65合金开展了蠕变实验，分析了热暴露时间对Ti65合金微观组织、表面氧化行为和蠕变性能的影响。【结果】在650℃条件下，随着热暴露时间的延长，元素扩散过程加剧，片层α_s相内的α₂相和α/β相界附近硅化物的尺寸与含量均逐渐增大，表面氧化层厚度也逐渐增大。在650℃/100 MPa/100 h条件下，Ti65合金的蠕变总应变随着热暴露时间的延长而逐渐下降，其中弹性应变基本保持不变，塑性应变逐渐下降。这是因为α₂相与硅化物对蠕变过程中的位错运动具有显著阻碍作用，二者含量的增加使得热暴露后Ti65合金的蠕变性能提升，进而导致Ti65合金蠕变总应变随着热暴露时间的延长而逐渐降低。【结论】上述研究成果为明确Ti65合金构件在高温长时服役下的性能演变规律以及提升其服役安全性提供了理论参考。