合金化对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金显微组织和力学性能的影响

发布时间：2017-08-02 16:25

  本文关键词：合金化对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金显微组织和力学性能的影响

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【摘要】：γ-TiAl合金具有轻质高强、耐高温、抗蠕变的优点,作为高温结构材料,在航空航天领域有着重要的应用前景。针对γ-TiAl合金室温塑性差,显微组织难以控制等问题,本文以Ti-48Al-2Cr-2Nb(Ti4822)合金为研究对象,在该合金中分别添加Si、Zr、Mo、Mn等合金元素,较为系统地研究合金化元素对Ti4822合金显微组织与力学性能的影响,优化了合金元素。进而研究了Si含量对Ti4822合金显微组织和力学性能的影响,并通过热处理优化了含Si合金的显微组织和力学性能。论文的主要研究成果如下:1.通过真空电弧熔炼炉制备Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x(x=0、Si、Zr、Mo、Mn)合金,并研究合金化元素对合金晶粒度、片层间距、成分偏析等显微组织参数和力学性能的影响。研究在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中添加Si、Zr、Mo、Mn合金化元素可细化合金显微组织,改变γ相的晶格常数以及合金相组织,进而影响合金的力学性能。其中Si对合金显微组织和力学性能影响最为明显。2.采用真空熔炼炉制备Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi(x=0、0.2、0.4、0.6)合金,研究Si含量对该合金晶粒度、片层间距、析出相的形貌和γ-相晶格参数的影响。研究结果表明Si元素添加可细化合金晶粒,同时降低晶格常数c/a比值,有利于合金的塑性提高。3.对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si在1310°C、1350°C、1370°C条件下进行固溶处理,研究合金在不同热处理状态下的相组成、晶界形态、析出物的分布及其对合金力学性能的影响。研究结果表明在1350°C热处理的Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金,其显微组织为晶粒细小的全片层组织。其压缩实验得到IPF(合金强度和延伸率的乘积)值达到2008.2,比铸态的Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si提高了50%。
【关键词】：钛铝合金 合金化 显微组织 固溶强化
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 高温合金概述8-9
• 1.2 TiAl合金研究进展9-16
• 1.2.1 TiAl合金的种类和性质9-12
• 1.2.2 TiAl合金的发展和应用12-13
• 1.2.3 γ-TiAl合金的合金化研究进展13-16
• 1.3 热处理对 γ-TiAl合金的影响16-18
• 1.4 选题意义及研究内容18-20
• 第2章 实验材料的制备和实验方法20-25
• 2.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x ( x=0、Si、Mn、Mo、Zr)合金的制备与热处理20-22
• 2.1.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x ( x=0、Si、Mn、Mo、Zr)合金的制备20
• 2.1.2 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si的热处理工艺20-21
• 2.1.3 合金化元素的选择21-22
• 2.2 钛铝合金的组织和力学性能表征22-24
• 2.2.1 钛铝合金的显微组织表征22-23
• 2.2.2 钛铝合金的力学性能测试23-24
• 2.3 钛铝合金的相变温度测定24-25
• 第3章 Mo、Mn、Si、Zr对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和力学性能影响25-40
• 3.1 引言25
• 3.2 Mo、Si、Zr、Mn对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的宏观及显微组织影响25-35
• 3.2.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x ( x=0、Mo、Si、Zr、Mn)的铸锭宏观形貌25-26
• 3.2.2 Mo、Si、Zr、Mn对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金显微组织影响26-35
• 3.3 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x(x= 0、Mn、Zr、Mo、Si)合金力学性能35-39
• 3.3.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x( x=0、Mn、Zr、Mo、Si)合金的显微硬度35
• 3.3.2 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x ( x=0、Mo、Mn、Zr、Si)合金的压缩性能35-38
• 3.3.3 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.6x ( x=0、Mo、Mn、Zr、Si)合金的断.分析38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 Si含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织和力学性能的影响40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi ( x=0、0.2、0.4、0.6)合金的显微组织40-46
• 4.2.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi ( x=0、0.2、0.4、0.6)合金的制备40
• 4.2.2 Si含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的显微组织的影响40-45
• 4.2.3 Si含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金片层组织对片层间距的影响45-46
• 4.3 Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi ( x=0、0.2、0.4、0.6)合金力学性能46-50
• 4.3.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi ( x=0、0.2、0.4、0.6)合金硬度46-47
• 4.3.2 Ti-48Al-2Cr-2Nb- xSi ( x=0、0.2、0.4、0.6)合金的压缩性能47-48
• 4.3.3 Ti-48Al-2Cr-2Nb-xSi (x=0、0.2、0.4、0.6)合金的断.形貌分析48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第5章 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金显微组织优化51-59
• 5.1 引言51
• 5.2 热等静压对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金的显微组织和力学性能影响51-54
• 5.2.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金中的缺陷51-52
• 5.2.2 热等静压对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金密度的影响52
• 5.2.3 热等静压对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si析出相的影响52-53
• 5.2.4 热等静压Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si压缩性能53-54
• 5.3 热处理对Ti-48Al-2Cr-2N-0.4Si合金显微组织和力学性能的影响54-57
• 5.3.1 Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金相变温度确定54
• 5.3.2 热处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金的显微组织的影响54-56
• 5.3.3 热处理对Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4Si合金压缩性能影响56-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第6章 总结与展望59-61
• 6.1 结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-68
• 个人简历、攻读硕士学位期间发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘显坤;刘颖;;Fe_2TiAl结构和热力学性质的第一原理计算[J];稀有金属材料与工程;2012年S2期

2 白春涛;先进飞机发动机用钛铝化合物[J];材料工程;1992年03期

3 何元金,郁伟中;新实验技术在材料研究中的应用讲座第一讲 正电子湮没技术(PAT)在金属及合金材料研究中的应用[J];物理;1982年04期

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本文编号：610182