【摘要】：短時(shí)高溫鈦合金在航空航天領(lǐng)域具有很大的作用,尤其是在核心發(fā)動(dòng)機(jī)零部件方面更是不可或缺。短時(shí)高溫鈦合金,特別是使用溫度600℃以上的短時(shí)用高溫鈦合金絕大多數(shù)都是近α合金,其中最主要的是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系合金。作為T(mén)i-Al-Sn-Zr-Mo-Si系中的重要合金化元素,Zr是目前高溫鈦合金中應(yīng)用最為廣泛的中性元素,Zr在α-Ti和β-Ti中均可以形成無(wú)限固溶體,起到補(bǔ)充強(qiáng)化作用,既可以保證合金的塑性又可以提高合金的高溫強(qiáng)度以及熱穩(wěn)定性,同時(shí),Zr元素的加入還可以抑制合金中ω相的析出,提高合金的綜合性能。事實(shí)上,當(dāng)前的高溫鈦合金領(lǐng)域Zr的添加量普遍在0-4wt%,含量較低,本課題擬對(duì)不同高Zr含量情況下,高溫鈦合金的組織和力學(xué)性能進(jìn)行探究,來(lái)找出Zr對(duì)高溫鈦合金的影響規(guī)律。本文所用的合金是在哈工大研制的DSTi合金基礎(chǔ)上改變Zr采用水冷坩堝真空感應(yīng)熔煉爐(ISM)進(jìn)行煉制的,控制其他組分不變,調(diào)整Zr的4、6、8和10wt%四種含量,然后分析鈦合金的組織和性能和Zr含量之間的關(guān)系,得到了如下的研究結(jié)果。對(duì)于原始的鑄態(tài)組織,進(jìn)行EBSD和XRD等手段分析,可以確定四種組分的合金中基本都是α-Ti,并且隨著Zr含量的增加,晶粒得到了一定的細(xì)化,里面的條狀的α相變細(xì)小。而其室溫拉伸方面大體上具有隨著Zr含量的增加,合金的抗拉強(qiáng)度變大,但是相應(yīng)的其塑性會(huì)逐漸變差。通過(guò)110h的750℃循環(huán)氧化實(shí)驗(yàn),我們可以發(fā)現(xiàn),四種合金的氧化增重曲線大致符合合金的氧化規(guī)律,并且能夠發(fā)現(xiàn)Zr的添加對(duì)合金的氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律產(chǎn)生了改變,當(dāng)Zr含量為4-8wt%的時(shí)候,是Zr含量越高,DSTi合金的抗氧化性越好。四種高溫鈦合金經(jīng)過(guò)氧化之后表面的相無(wú)明顯差別,均為α-Ti和TiO2。氧化后的橫切面線掃描結(jié)果類(lèi)似,都是氧化膜最表層有一個(gè)Al的窄峰,在氧化膜內(nèi)部有Zr和Ti的峰出現(xiàn),說(shuō)明最表面是Al的氧化物,內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)Zr和Ti的氧化物。通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比四種不同成分高溫鈦合金在1min、15min、2h、10h和30h的高溫氧化后表面形貌變化和EDS分析的氧化物表面的元素變化規(guī)律,都表明Zr含量的增加,會(huì)讓材料的抗氧化性才一定程度上出現(xiàn)提高。氧化時(shí)間和氧化溫度對(duì)高溫鈦合金性能的影響結(jié)果是,氧化時(shí)間越長(zhǎng),合金的性能越差;氧化溫度越高,合金的性能越差。在一定程度上,Zr含量增加,這種性能變差的趨勢(shì)越小。在上述基礎(chǔ)上我們對(duì)Zr增加高溫鈦合金的抗氧化性機(jī)制進(jìn)行了探究。而不同Zr含量在熱處理中的表現(xiàn)為,隨著溫度升高,不同合金成分的高溫鈦合金的晶粒尺寸都出現(xiàn)了一定程度的長(zhǎng)大。并且沿著晶界生長(zhǎng)的初生α相隨著溫度的升高呈現(xiàn)出逐漸變粗大的趨勢(shì)。其中當(dāng)Zr含量高的時(shí)候,比如8和10wt%,會(huì)出現(xiàn)沿著原始的β晶界析出顆粒狀物的現(xiàn)象,并且這種現(xiàn)象隨著合金熱處理溫度的升高出現(xiàn)降低。室溫拉伸的結(jié)果是當(dāng)進(jìn)行950℃固溶處理的時(shí)候后,合金的綜合力學(xué)性能最好。
[Abstract]:Short-time high-temperature titanium alloys play an important role in aerospace field, especially in core engine parts. The short term high temperature titanium alloys, especially the short term high temperature titanium alloys above 600 鈩，

本文編號(hào)：2391174