【摘要】：航空航天領(lǐng)域的迅速發(fā)展使得人們對高溫結(jié)構(gòu)材料提出了更加苛刻的要求,在此背景下,具有較低密度和優(yōu)異的高溫性能的Ni Al金屬間化合物受到了廣泛關(guān)注。在室溫下,Ni Al合金塑性較差,難以加工,但在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以上具有超塑性,因此研究高溫塑性變形下材料性能和微觀組織的變化,可以為Ni Al合金在超高溫下的成形提供理論依據(jù)。本文使用Ni和Al元素粉末作為原始材料,通過熱壓燒結(jié)工藝制備了Ni Al塊體材料,在高溫下進(jìn)行不同壓下量的單向熱塑性變形實(shí)驗(yàn)。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)試樣在1200℃下的屈服強(qiáng)度隨著壓下量的增加而增大。通過EBSD觀察試樣在不同壓下量下微觀組織的變化,分析試樣的軟化機(jī)制。整個變形過程中,晶粒細(xì)化,織構(gòu)強(qiáng)度變化較小,無明顯的各向異性。細(xì)晶強(qiáng)化作用使得試樣的力學(xué)性能增加。對Ni Al塊體材料進(jìn)行不同方向的多道次熱塑性變形實(shí)驗(yàn),并對其進(jìn)行了力學(xué)性能測試和微觀組織觀察。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與單向熱塑性變形相比,多向多道次熱塑性變形可以進(jìn)一步細(xì)化晶粒,但同時(shí)形成了較明顯的織構(gòu)�？棙�(gòu)的存在使得多向多道次試樣呈現(xiàn)出明顯的各向異性。由于在實(shí)驗(yàn)過程中,試樣升溫時(shí)間過長,冷卻過快會顯著影響材料的性能和組織。因此將脈沖電流引入高溫?zé)崴苄宰冃?可以實(shí)現(xiàn)試樣的迅速升溫,并保證壓縮過程中溫度的恒定不變。本課題利用Gleeble熱壓縮模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M高溫下Ni Al不同方向的壓縮情況,通過EBSD分析試樣的微觀組織演變過程。發(fā)現(xiàn)在電加熱多向熱塑性成形的情況下,晶粒得到了顯著細(xì)化,且織構(gòu)強(qiáng)度較低,無明顯各向異性。最后利用電加熱實(shí)現(xiàn)了Ni Al合金在高溫下的成形。本課題對傳統(tǒng)電加熱成形進(jìn)行了改進(jìn),采用通電方向與電流方向垂直的通電方式,減小了對脈沖電源功率的依賴,可以成形更大的板型構(gòu)件,同時(shí)提升了升溫速率,有利于構(gòu)件的快速升溫。在利用電加熱裝置成形帶筋構(gòu)件的過程中,發(fā)現(xiàn)試樣升溫較快,且在成形過程中溫度始終保持不變,為后續(xù)大型帶筋構(gòu)件的成形提供了指導(dǎo)和依據(jù)。
【圖文】：

1.1.1 課題背景在航空航天、運(yùn)輸、航海及核電工業(yè)等領(lǐng)域中，高溫合金是必需的金高溫材料是指能夠長期在 600℃的高溫及一定的抗壓力作用下服役的金屬有良好的綜合性能，并且在極端的高溫高壓下仍然具有優(yōu)良的組織穩(wěn)定性性[1]。目前已研制的航空發(fā)動機(jī)中，高溫合金材料占其所用材料的 50%以中，使用最廣泛的是鎳基合金，它具有優(yōu)良的綜合性能。隨著航空航天技展，人們對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的性能有了更高的要求，高推重比、高增壓比輪前溫度的三高要求對高溫結(jié)構(gòu)材料的要求更加苛刻[3]。上文中提到的鎳基金，雖然因其性能穩(wěn)定而得到了廣泛應(yīng)用，但是服役溫度已超過其熔點(diǎn)絕的 80%[4]，因此，研制出具有更高強(qiáng)度、更高熔點(diǎn)同時(shí)具有更優(yōu)良的抗高溫的新型材料至關(guān)重要。與傳統(tǒng)金屬相比 ，金屬間化合物中的共價(jià)鍵是的原結(jié)合力增強(qiáng)，化學(xué)鍵穩(wěn)定，因此具有熔點(diǎn)高、抗磨損等優(yōu)點(diǎn)，是最有前景結(jié)構(gòu)材料之一[5],[6]，其中 NiAl 基合金和 MoSi2 合金是最理想的替代材料[7

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文模具與坯料接觸時(shí)會導(dǎo)致坯料溫度迅速降低，影入 NiAl 的塑性成形過程中，研究電流對于組織變溫性，有利于構(gòu)件的成形。間化合物概述間化合物結(jié)構(gòu)和應(yīng)用Cl 型晶體結(jié)構(gòu)，，這種結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，形成能較高。中可以看出，Al 原子占據(jù)了立方體體心位置，Ni下，NiAl 的晶格常數(shù)為 0.2887nm[11]。除此之外化合價(jià)與原子比例為 3:2，是金屬鍵與化學(xué)鍵的混的穩(wěn)定。
【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】：2018
【分類號】：V252

【參考文獻(xiàn)】

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5 張永v

本文編號：2696645