TiAl基合金具有密度低、比強度高、抗氧化和抗蠕變性優(yōu)異等特點,是一種性能優(yōu)異的航空發(fā)動機輕質葉片材料。高Nb-TiAl合金在保證合金室溫性能的同時,可大幅提升合金的高溫蠕變性能,但關于溫度及外加應力對高Nb-TiAl合金蠕變性能的影響目前還缺乏系統(tǒng)性研究。冷坩堝定向凝固技術可制備大尺寸無污染定向凝固TiAl合金坯錠,其設計目的之一是提高TiAl合金高溫蠕變性能,但目前缺乏此方面研究。本文將傳統(tǒng)鑄造與電磁冷坩堝定向凝固相結合,系統(tǒng)地研究了高Nb-TiAl合金的蠕變行為,揭示了TiAl合金蠕變脆-韌轉變機理,提出了提升高Nb-TiAl合金蠕變性能的方法;基于蠕變研究結果,借助冷坩堝定向凝固技術制備成分梯度TiAl合金,對合金成分進行優(yōu)化,獲得了一種室溫力學性能與高溫蠕變性能優(yōu)異的Ti-47Al-6Nb-0.1C合金;并進行最終定向凝固,確定了定向組織與室溫力學性能和高溫蠕變性能之間關系。對鑄態(tài)高Nb-TiAl合金蠕變行為研究表明,合金在蠕變時存在脆-韌轉變溫度區(qū)間,在該溫度區(qū)間表現(xiàn)為蠕變應變成倍增加,蠕變壽命大幅降低。這是由于高于脆-韌轉變溫度時,α₂片層主要位錯滑... 

【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)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 TiAl基合金的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 TiAl基合金的發(fā)展過程
        1.2.2 TiAl基合金的組織及室溫性能
        1.2.3 TiAl基合金的合金化
    1.3 TiAl基合金蠕變行為的研究進展
        1.3.1 TiAl基合金的蠕變機制
        1.3.2 高Nb-TiAl基合金蠕變行為的研究進展
    1.4 TiAl基合金定向凝固的研究進展
        1.4.1 定向凝固TiAl基合金的制備方法
        1.4.2 定向凝固TiAl基合金的片層取向
    1.5 本文研究內容
第2章 實驗材料及研究方法
    2.1 實驗材料與設備
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗裝置與設備
        2.1.3 實驗研究方案及路線
    2.2 實驗研究方法
        2.2.1 組織分析方法
        2.2.2 力學性能測試
第3章 鑄態(tài)及冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金蠕變行為研究
    3.1 引言
    3.2 高Nb-TiAl合金的初始組織
    3.3 高Nb-TiAl合金蠕變脆-韌轉變行為研究
        3.3.1 高Nb-TiAl合金的高溫拉伸脆-韌轉變特征
        3.3.2 高Nb-TiAl合金的蠕變脆-韌轉變特征
        3.3.3 高Nb-TiAl合金的蠕變脆-韌轉變機理
        3.3.4 基于蠕變脆-韌轉變的蠕變測試
    3.4 鑄態(tài)及冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金的蠕變性能
        3.4.1 鑄態(tài)高Nb-TiAl合金的蠕變性能
        3.4.2 冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金的蠕變性能
    3.5 鑄態(tài)及冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金蠕變組織變形
        3.5.1 鑄態(tài)高Nb-TiAl合金蠕變組織變形
        3.5.2 冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金蠕變組織變形
    3.6 鑄態(tài)及冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金蠕變斷裂行為
        3.6.1 鑄態(tài)高Nb-TiAl合金蠕變斷裂行為
        3.6.2 冷坩堝定向凝固高Nb-TiAl合金的蠕變斷裂行為
    3.7 高Nb-TiAl合金蠕變失效機制及蠕變性能提高方法
        3.7.1 高Nb-TiAl合金蠕變過程中裂紋和空洞的形核與長大方式
        3.7.2 高Nb-TiAl合金蠕變性能的提高方法
    3.8 本章小結
第4章 高Nb-TiAl合金成分優(yōu)化與蠕變行為
    4.1 引言
    4.2 成分梯度TiAl合金的制備方法與工藝研究
    4.3 Al對TiAl合金室溫力學性能與高溫蠕變性能的影響
        4.3.1 Al梯度Ti-48Al/Ti-44Al合金的制備
        4.3.2 Ti-48Al/Ti-44Al中Al含量與生長高度的關系
        4.3.3 Ti-48Al/Ti-44Al中Al含量與微觀組織的關系
        4.3.4 Ti-48Al/Ti-44Al中Al含量與室溫力學性能和高溫蠕變性能的關系
    4.4 Nb對TiAl合金室溫力學性能與高溫蠕變性能的影響
        4.4.1 Nb梯度Ti-47Al-10Nb/Ti-47Al合金的制備
        4.4.2 Ti-47Al-10Nb/Ti-47Al中Nb含量與生長高度的關系
        4.4.3 Ti-47Al-10Nb/Ti-47Al中Nb含量與微觀組織的關系
        4.4.4 Ti-47Al-10Nb/Ti-47Al中Nb含量與室溫拉伸性能和高溫蠕變性能的關系
    4.5 C對TiAl合金室溫力學性能與高溫蠕變性能的影響
        4.5.1 C對TiAl合金微觀組織的影響
        4.5.2 C對TiAl合金室溫力學性能與高溫蠕變性能的影響
    4.6 本章小結
第5章 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金組織與蠕變行為
    5.1 引言
    5.2 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的凝固組織
        5.2.1 電源功率對冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金組織的影響
        5.2.2 抽拉速率對冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金組織的影響
    5.3 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的室溫力學性能
        5.3.1 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的室溫拉伸性能
        5.3.2 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的斷裂韌性
    5.4 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的高溫蠕變性能
        5.4.1 Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的蠕變脆-韌轉變
        5.4.2 抽拉速率對冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金蠕變性能影響
        5.4.3 電源功率對冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金蠕變性能影響
        5.4.4 溫度及應力對冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金蠕變性能影響
        5.4.5 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的蠕變失效機理
    5.5 冷坩堝定向凝固Ti-47Al-6Nb-0.1C合金的工藝選擇
    5.6 本章小結
結論
論文主要創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文
致謝
個人簡歷
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3238672