目前,TiAl基合金作為一種先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料已初步應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)和汽車耐熱部件的制造,但室溫脆性、相對較低的強(qiáng)度以及成形性能差等缺點限制了其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。因此,進(jìn)一步實現(xiàn)TiAl基合金的強(qiáng)韌化具有重要意義。然而,現(xiàn)有強(qiáng)韌化方法（例如熱加工和PST單晶制備）存在成本高和技術(shù)成熟度低等問題,難以滿足實際生產(chǎn)的需要。研究發(fā)現(xiàn),快冷非平衡凝固TiAl基合金經(jīng)熱處理會獲得納米片層組織,這有利于實現(xiàn)TiAl基合金強(qiáng)韌化,但目前并沒有對這一結(jié)果進(jìn)行拓展研究。同時,鑒于鑄造與熱處理工藝的低成本和易實施性,本文提出了一種TiAl基合金非平衡凝固與熱處理相結(jié)合的強(qiáng)韌化方法,并對其所涉及的組織演變規(guī)律和熱處理納米強(qiáng)韌化機(jī)制進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。本文針對TiAl基合金非平衡凝固結(jié)合熱處理強(qiáng)韌化方法中兩種具有代表性的情況（快速凝固/常規(guī)非平衡凝固+熱處理）進(jìn)行了研究。首先,采用電磁冷坩堝分別對包晶凝固Ti-48Al-2Cr-2Nb和β凝固Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb合金進(jìn)行了熔體淬火和連續(xù)鑄造,然后對所制備試樣進(jìn)行了熱處理實驗。主要研究了快淬和冷坩堝連鑄TiAl基合金凝固組織、凝固組織在熱處理過程中的... 

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

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

高溫結(jié)構(gòu)材料的比強(qiáng)度和比模量在不同溫度下的對比

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文研究，發(fā)現(xiàn)這些 TiAl 基合金非平衡凝固組織經(jīng)適當(dāng)熱處理后會轉(zhuǎn)變組織結(jié)構(gòu)，例如亞穩(wěn)相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定相，組織會變得更加均勻和特定的條件下能夠形成納米片層結(jié)構(gòu)[35,36]，如圖 1-2 所示。然而，他步對這些細(xì)小組織和納米片層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和變形機(jī)制進(jìn)行深入有強(qiáng)化理論可以推斷這種非常均勻細(xì)小的組織或者是納米片層結(jié)構(gòu)的綜合力學(xué)性能，因此，可以提出一種新的 TiAl 基合金強(qiáng)韌化方法，非平衡凝固結(jié)合熱處理強(qiáng)韌化方法來有效實現(xiàn) TiAl 基合金強(qiáng)韌化。(a) (b) (c)

圖 1-3 TiAl 基合金三種常見室溫組成相的晶體結(jié)構(gòu)[49]ig. 1-3 Three crystal structures of common room-temperature constituent in TiAl-based all(a) γ-TiAl phase, (b)2-Ti3Al phase, (c) B2 phase(2)2-Ti3Al 相2相具有 D019晶體結(jié)構(gòu)，其晶胞如圖 1-3(b)所示，是典型的有序密排六在二元 TiAl 基合金中，2相的 Al 含量在 22 at.%到 39 at.%范圍內(nèi)變化， 1120 °C 時發(fā)生無序化轉(zhuǎn)變。與2相塑性變形相關(guān)的位錯滑移主要發(fā)生在其晶體結(jié)構(gòu)的棱柱面、基面三種晶面上，這點與具有無序密排六方結(jié)構(gòu)的 -Ti 相類似。2相的塑性由兩種類型超位錯的滑移完成，分別包括伯氏矢量為1 3 1120 的<a>伯氏矢量為1 3 1126 的<2c+a>型位錯。2相中的潛在滑移系主要包種：1 3 1120 *1010+棱柱面滑移，1 3 1120 (0001)基面滑1216 *1211+第二階錐面(或稱 π2晶面)滑移和1 3 1216 *2201面(或稱 π1晶面)滑移[7]。對2相單晶研究發(fā)現(xiàn)[50-52]，位錯在棱柱面上滑被激活，其次是基面，而在錐面上滑移最難被激活；位錯在上述三種晶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超細(xì)晶雙峰銅材料的制備及力學(xué)性能研究[J]. 祝曉燕,趙光藝,劉英光,崔月瑤,薛占璞.  熱加工工藝. 2017(06)
[2]Nb含量對鑄造高鋁TiAl合金高溫強(qiáng)度和室溫塑性的影響[J]. 李海昭,張熹雯,朱春雷,李勝,張繼.  稀有金屬材料與工程. 2016(07)
[3]Role of boron in TiAl alloy development: a review[J]. Dawei Hu.  Rare Metals. 2016(01)
[4]鈦鋁金屬間化合物的進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 楊銳.  金屬學(xué)報. 2015(02)
[5]梯度納米結(jié)構(gòu)材料[J]. 盧柯.  金屬學(xué)報. 2015(01)
[6]汽車輕量化技術(shù)的研究與進(jìn)展[J]. 范子杰,桂良進(jìn),蘇瑞意.  汽車安全與節(jié)能學(xué)報. 2014(01)
[7]電沉積納米晶鎳的結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能[J]. 張保森,巴志新,王章忠.  金屬熱處理. 2013(11)
[8]納米孿晶金屬材料[J]. 盧磊,盧柯.  金屬學(xué)報. 2010(11)
[9]形變孿晶的消失與退火孿晶的形成機(jī)制[J]. 楊鋼,孫利軍,張麗娜,王立民,王昌.  鋼鐵研究學(xué)報. 2009(02)
[10]高鈮TiAl高溫合金的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 張偉,劉詠,黃勁松,劉彬,賀躍輝.  稀有金屬快報. 2007(08)

博士論文
[1]冷坩堝定向凝固Ti-47Al-2Nb-2Cr-（Er,C,Mn）合金顯微組織及力學(xué)行為研究[D]. 王強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]定向凝固TiAl基合金初始糊狀區(qū)演變及微觀組織控制[D]. 劉桐.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]TiAl合金熱處理過程中亞穩(wěn)相形成機(jī)制研究[D]. 曹守臻.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]TiB2及Ni對Ti-48Al-2Cr-2Nb合金凝固組織與性能的影響[D]. 韓建超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]包晶TiAl合金非平衡凝固特征及其組織演化[D]. 柳翊.西北工業(yè)大學(xué) 2016
[6]冷坩堝定向凝固Ti-（43-48）Al-2Cr-2Nb合金組織與力學(xué)性能[D]. 王永喆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]液態(tài)金屬芯片散熱方法的研究[D]. 馬坤全.中國科學(xué)院研究生院（理化技術(shù)研究所） 2008



本文編號：3240591