新型γ-TiAl基合金片层细化及性能研究

发布时间：2017-04-23 11:05

  本文关键词：新型γ-TiAl基合金片层细化及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：γ-TiAl基合金具有优良的高温强度、抗蠕变、抗氧化和阻燃性能,近些年来随着研究的深入,较差的室温塑性成为该合金实用化过程中的主要性能缺陷,γ-TiAl基合金的室温力学性能受合金显微组织的影响较大,因而获取细小、均匀的显微组织显得尤为重要,本文利用循环热处理方法,细化合金的层片组织,进而提高合金的室温力学性能。本文主要研究了热处理制度对新型γ-TiΑl基合金TiΑl-3Ta-x(W,Cr)片层组织细化和室温力学性能的影响,主要内容包括以下两个方面:一、用循环热处理方法来细化挤压态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金片层组织,优化热处理工艺参数,获得理想的细小FL组织,最大程度地改善其室温拉伸力学性能;二、研究未经热处理的挤压态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃及925℃下的高温氧化行为,通过加入合金元素Ta来提高其高温抗氧化性,为研究该合金经热处理后不同组织状态的高温氧化行为做铺垫。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金首先在单相区进行预处理,冷却得到全层片组织,高温热处理可以消除挤压态合金的各向异性,新生成的层片晶团形状趋于等轴化,得出1300℃/5min为合金单相区最优热处理制度。随后该合金在α+γ两相区进行正交循环热处理,在不同的热处理制度下(保温温度T=1130~1190℃,保温时间t=3~10min,循环次数n=l~7),可得到不同类型的显微组织。在以上参数范围内,随温度的提高、时间的延长、循环次数的增加,合金层片组织不断细化。短时保温循环热处理过程中,不断增加循环热处理次数,可以有效地破坏合金的组织遗传,使新生α2/γ层片晶来不及长大,以此达到细化片层组织的目的。新生的α2/γ层片晶通常会沿原始粗大层片晶界或晶内发生形核与长大,以晶界形核为主,属于相变重结晶形核。合金经1190℃/10min/7次/AC可以获得最细小的FL组织,平均层片晶粒尺寸可达到30μm。循环热处理可以显著提高合金的室温拉伸性能,合金经1190℃/10min/7次/AC得到细小FL组织的室温拉伸性能最好,其室温抗拉强度为409.61MPa,延伸率δ为2.81%。在热处理参数范围内,随循环温度的提高、循环次数的增加、保温时间的延长,抗拉强度不断降低,延伸率δ有所提高,室温塑性得到改善。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃和925℃下的氧化行为研究表明,加入合金元素Ta,可以使合金的高温抗氧化性能得到一定的改善,在氧化层最里面紧挨着合金基体形成一种了TiO2和AlTaO4的混合氧化物分布层,氧化层中的AlTaO4,能有效地控制氧化速率,从而达到抗氧化的效果。
【关键词】：γ-TiAl基合金 循环热处理 全层片组织 晶粒细化 抗氧化性
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG156;TG139
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 TiAl基合金国内外研究现状9-11
• 1.2 TiAl基合金二元相图11-12
• 1.3 γ-TiAl基合金力学性能与显微组织的关系12-16
• 1.3.1 TiAl基合金的显微组织12-14
• 1.3.2 拉伸性能与显微组织的关系14
• 1.3.3 断裂韧性与显微组织的关系14-15
• 1.3.4 抗氧化性能与显微组织的关系15-16
• 1.4 热处理工艺与机理的研究进展16-19
• 1.4.1 淬火-回火/时效处理16-17
• 1.4.2 循环热处理17-19
• 1.5 热处理细化合金晶粒待解决的问题19-20
• 1.6 本文的研究目的及主要研究内容20-21
• 2 实验材料及实验方法21-25
• 2.1 实验材料21
• 2.2 试样的制备及实验方法21-23
• 2.2.1 热处理工艺制定21-22
• 2.2.2 金相显微组织观察（OM）22-23
• 2.2.3 扫描电镜组织观察（SEM）23
• 2.2.4 透射电镜组织观察（TEM）23
• 2.2.5 拉伸性能测试23
• 2.3 抗氧化性试验23-25
• 3 热处理对 γ-TiΑl基合金片层细化的影响25-41
• 3.1 单相区热处理对TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金层片组织的影响25-29
• 3.2 TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金单相区晶粒长大热力学及动力学29-32
• 3.3 循环热处理对TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金片层细化的影响32-38
• 3.3.1 挤压态及热处理态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金XRD分析32-33
• 3.3.2 保温温度对合金片层细化的影响33-34
• 3.3.3 循环次数对合金片层细化的影响34-35
• 3.3.4 保温时间对合金片层细化的影响35-36
• 3.3.5 新生 α2/γ 片层形成和长大机制36-38
• 3.4 本章小结38-41
• 4 循环热处理对 γ-TiAl基合金拉伸性能的影响41-49
• 4.1 挤压态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金的拉伸性能41-45
• 4.1.1 几种典型组织的拉伸性能41-42
• 4.1.2 不同热处理制度对合金室温拉伸力学性能的影响42-45
• 4.2 合金拉伸断.形貌分析45-47
• 4.3 本章小结47-49
• 5 γ-TiAl基合金高温氧化行为的研究49-57
• 5.1 氧化动力学曲线49-51
• 5.2 表层氧化层分析51-52
• 5.3 氧化层表面形貌分析52-55
• 5.4 本章小结55-57
• 6 结论57-59
• 致谢59-61
• 参考文献61-69
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文69

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙红亮;黄泽文;朱德贵;;热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响[J];热加工工艺;2013年02期

2 谷丽;巨建辉;毛小南;罗媛媛;吴金平;杨英丽;;γ-TiAl基合金的高温氧化行为研究[J];热加工工艺;2014年18期

3 周玉俊;周雪锋;陈光;;稀土Y对Ti-48Al-2Nb-2Cr合金高温抗氧化性能的影响[J];热加工工艺;2015年10期

  本文关键词：新型γ-TiAl基合金片层细化及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：322276