本文關(guān)鍵詞：NiAl合金反應(yīng)燒結(jié)工藝與高溫塑性變形行為研究

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【摘要】：航空航天領(lǐng)域日新月異的發(fā)展對高溫高強合金的需求也與日俱增,傳統(tǒng)的Ni基與Co基高溫合金通常是在950℃~1000℃的溫度下進行使用,已不能滿足更高溫度的使用需要。金屬間化合物兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點,具有較高熔點和較高的高溫強度,NiAl作為一個B2型金屬間化合物,使用溫度900℃到1200℃,其密度只有35.86g/cm,約為高溫合金的2/3,成為很有潛力的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。NiAl的難成形以及室溫塑性差的問題阻礙了其應(yīng)用化進程,迫切需要開展NiAl塑性成形相關(guān)研究。本課題采用球形Ni粉及Al粉作為原材料,在球磨機中進行了干態(tài)低能球磨混合,不同于機械合金化合過程,本研究僅得到了混合均勻的粉體,并未形成預(yù)合金粉末。此過程有效避免了高能球磨過程的不安全,且比機械合金化受氧元素污染程度輕。對混合后的粉體進行了真空熱壓爐內(nèi)的反應(yīng)燒結(jié),進行了燒結(jié)溫度、保溫臺階、保溫時間等參數(shù)的探究,得到了成分為單相的塊體NiAl合金。對燒結(jié)材料進行了組織觀察及致密度測試,力學(xué)性能測試,分析了燒結(jié)工藝對NiAl組織形貌及力學(xué)性能的影響規(guī)律。進行了燒結(jié)后的塊體材料的高溫壓縮模擬實驗,通過溫度從1100℃到1300℃,應(yīng)變速率從1-1s到-1-3s10變化,得到使用溫度下及加工溫度下的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線,得到了壓縮過程峰值應(yīng)力隨溫度及應(yīng)變速率變化關(guān)系,探究其熱加工過程中加工硬化及加熱軟化的關(guān)系,對熱壓縮前后組織進行對比觀察,研究熱變形的溫度、速率對不同部位晶粒形狀影響,得到了不出現(xiàn)裂紋的合適加工區(qū)間。探究了溫度與應(yīng)變速率、應(yīng)力三者之間的本構(gòu)關(guān)系,揭示了高溫下的NiAl變形機理。根據(jù)高溫壓縮模擬試驗的結(jié)果,進行了燒結(jié)塊體材料的熱壓爐內(nèi)擠壓試驗,進行了擠壓后的組織觀察及力學(xué)性能分析。發(fā)現(xiàn)擠壓過程對材料的室溫及高溫力學(xué)性能均有提升,尤其對高溫延伸率提升明顯。對擠壓前后材料進行TEM觀察,發(fā)現(xiàn)擠壓前的再結(jié)晶組織及低密度位錯經(jīng)擠壓后變?yōu)楦呙芏任诲e,并同時伴有平行排列的位錯墻,出現(xiàn)明顯回復(fù)組織特征。進行了帶筋結(jié)構(gòu)件的模具設(shè)計及高溫擠壓成形。分析了擠壓結(jié)構(gòu)件的組織變化,缺陷成因,提出了工藝改進措施。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V252

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