航空工業(yè)是我國目前大力發(fā)展的熱門方向之一,開發(fā)高比強度的高溫結構材料和其先進制備加工技術是實現(xiàn)現(xiàn)代航空技術快速發(fā)展的關鍵途徑。Ti₂AlNb基合金由于其具有優(yōu)異的高溫比強度、高溫抗蠕變性能以及較高的斷裂韌性,因而被認為是替代傳統(tǒng)鎳基高溫合金最具潛力的材料。然而Ti₂AlNb基合金變形困難,加工性能差,通過傳統(tǒng)的加工方法很難制備出具有復雜結構的零部件。選區(qū)激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技術是一種新興的先進增材制造技術的一種,其在制備具有復雜結構Ti₂AlNb基合金零部件方面具有巨大的優(yōu)勢。目前針對選區(qū)激光熔化制備SLM成形Ti₂AlNb基合金方面存在著四個方面關鍵性科學問題:一是原始粉體與激光的作用機理;二是SLM成形Ti-22Al-25Nb合金的力學性能強化機理與物相演變內(nèi)在機制;三是SLM成形工藝參數(shù)對打印態(tài)合金的微觀組織與力學性能的作用機理,四是熱處理對Ti-22Al-25Nb增材構件物相、組織和力學性能的影響機制。因此本研究將針對上述四個科學問題進行研究。旨... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

晶體結構模型

第1章緒論-5-圖1-2α2、B2、O1和O2的晶體結構分別在[0001]、[110]、[001]和[001]方向上的投影圖[41]Fig.1-2Projectionsofthecrystalstructuresofα2,B2,O1,andO2inthe[0001],[110],[001],and[001]directions,respectively[41]表1-1Ti2AlNb基合金常見組成相的晶格參數(shù)[41,48]Table1-1LatticeparametersofthephasesexistedintheTi2AlNb-basedalloys[41,48]物相晶體結構結構符號空間群點陣常數(shù)a點陣常數(shù)b點陣常數(shù)cα2hcp(有序)DO19P63/mmc5.785.784.63B2bcc(有序)DO3Pm3m3.223.223.22βbcc(無序)A2Im3m3.313.313.31O1orthorhombic(無序)Cmcm5.969.864.67O2orthorhombic(有序)Cmcm5.969.864.671.2.3Ti2AlNb基合金相圖為更好地理解Ti2AlNb基合金的相區(qū)及相變過程，Ti-22Al-xNb(at.%)偽二元相圖最初由Miracle等人開發(fā)[49]，后經(jīng)Boehlert等人進行了進一步的修訂[50]，最終如圖1-3所示。本文研究的合金成分為Ti–22Al–25Nb，其凝固路徑如圖1-3中紅色虛線所示。從圖中可以看出B2相是初生相，最先從液體中形核。α2+B2兩相區(qū)大概位于1020-1070°C區(qū)間；而α2+B2+O三相區(qū)則位于880-1020°C范圍內(nèi)；B2+O相區(qū)大約位于750-880°C溫度區(qū)間；低于750°C，B2相發(fā)生成分誘導的有序-無序二級相變，形成無序的β相；當溫度低于630°C時，相圖表明可以形成全O相組織，但是并沒有實驗論證這一現(xiàn)象，因為在這個溫度區(qū)間內(nèi)，相變動力學變得特別緩慢，因此需要非常長的時效時間才能生成更多的O相。由相圖可知，α2相和O相可由B2相轉變而來，該轉變可以通過以下三種轉變模式進行，第一種相變模式遵循Widmanstatten析出機理，即α2相和O相的析出

哈爾濱工業(yè)大學博士學位論文-6-都涉及到剪切轉變和擴散轉變過程[42]；第二種相變模式是通過成分變化來進行的，在低Nb含量成分范圍內(nèi)，過飽和的B2相可以迅速轉變?yōu)榉�(wěn)定的α2相，而在高Nb含量成分范圍內(nèi)，過飽和的B2相則傾向于轉變?yōu)镺相[51,52]；第三種轉變模式是通過α2+bcc和O+bcc的不連續(xù)析出進行，由此產(chǎn)生的胞狀結構取代了細小的晶內(nèi)析出物[49,50,53-55]。圖1-3Ti-22Al-xNb(at.%)偽二元相圖[49,50]Fig.1-3Thepseudo-binaryphasediagramforTi–22Al–xNb(at.%)[49,50]1.2.4Ti2AlNb基合金顯微組織與力學性能1.2.4.1Ti2AlNb基合金顯微組織根據(jù)熱加工方法和熱處理工藝的不同，有序斜方晶系Ti2AlNb基合金的微觀組織可以在很寬溫度范圍內(nèi)變化。一般而言，通過傳統(tǒng)熱機械處理可以獲得三種典型顯微組織，即：等軸組織、雙態(tài)組織和層片狀組織[6]。（1）等軸組織等軸組織的特征是初生O相或α2相以等軸顆粒狀分布于β/B2相基體上，等軸顆粒的數(shù)量一般在30%以上，其形貌如圖1-4(a)所示。等軸狀組織一般可以通過將合金在α2+O+B2/B2+O相區(qū)加熱，并經(jīng)過充分塑性變形和再結晶退火來獲得。變形量越大、加熱溫度越低，等軸狀α2/O相的含量就越大，同時晶粒越細校因此對于粗大的鑄態(tài)組織，一般可以通過高應變鍛造工藝來獲得細小的等軸狀組織。等軸組織一般具有優(yōu)異室溫塑性和強度，然而其高溫蠕變性能

【參考文獻】：
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本文編號：3215506