TiAl基合金是一種極具應用潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料,在航空航天領(lǐng)域,其制備的輕量化構(gòu)件可顯著提升飛行器的推重比,實現(xiàn)飛行器的減重、增速和增程。然而,TiAl基合金的室溫塑性、熱加工性能以及可焊性均較差,嚴重制約著其工程化應用。細化微觀組織不僅可以提高合金的塑性,同時可以改善其熱變形性能,拓寬其熱加工窗口。基于此,本文以預合金粉末為原料,分別采用熱壓燒結(jié)法和放電等離子燒結(jié)法制備了細晶TiAl基合金,并對其力學性能及高溫斷裂機制進行了研究;基于對燒結(jié)態(tài)合金的熱變形行為和微觀組織演變規(guī)律的研究,采用自阻加熱鐓粗工藝實現(xiàn)了具有不同典型微觀組織的鍛態(tài)合金的可控制備和力學性能的優(yōu)化;采用脈沖電流輔助擴散連接技術(shù)實現(xiàn)了TiAl基合金的高效連接,并通過等溫鍛造/脈沖電流輔助擴散連接復合工藝制備了TiAl基合金中空構(gòu)件。以氣霧化法制備的Ti46.5Al2Cr1.8Nb0.2W0.15B預合金粉末為原料,采用熱壓燒結(jié)法制備了TiAl基合金,研究了燒結(jié)參數(shù)對微觀組織和力學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),燒結(jié)過程中發(fā)生了α₂→γ相變,部分粉末發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶。當燒結(jié)溫度在1100°C-1300°C... 

【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)】：163 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

TiAl合金Al含量（at.%）對凝固路線的影響

-5 TiAl基合金鑄錠[53]inum alloys fabricated by ingot casting[53]制備的 TiAl 基合金均由粗大的全片層組織有較好的抗蠕變性能，但是對其熱變形性觀組織不僅可以提高其室溫強度和塑性，如何制備細晶 TiAl 基合金一直受到廣泛的制備具有細小微觀組織的合金的有效手段主要包括粉末制備和燒結(jié)兩個工序。其中，和霧化法。粉及其它合金元素通過機械球磨的方法，使低，易于添加合金化元素等優(yōu)點。然而，

圖 1-6 Ti-45Al-10Nb (at.%)的復合粉末在機械球磨過程中的組織演變[60]ig.1-6 The schematic diagram of the Ti-45Al-10Nb powders during the ball milling proces氣霧化法是以惰性氣體沖擊液態(tài)合金，使其形成細小液滴并快速冷卻的，相對于機械球磨法，具有效率高、雜質(zhì)含量少等優(yōu)點，是制備 TiAl 預合末最具工程應用潛力的工藝[66-68]。孫劍飛等[68]研究了氣霧化制備的不同粒8Al 預合金粉末的微觀組織，得出了其組織演變規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)不同粒徑末的在凝固過程中，由于液滴尺寸的差異，導致其冷卻速率不同，最終導不同粉末內(nèi)部原始組織的差異，這可能對其后續(xù)的燒結(jié)微觀組織造成影響目前，最具應用價值的燒結(jié)工藝主要包括真空熱壓燒結(jié)法[69]、放電等離結(jié)法(spark plasma sintering, SPS)[70-83]、和熱等靜壓燒結(jié)法[84, 85]等。真空熱壓燒結(jié)法是常見的粉末冶金工藝，具有工藝簡單、可控性好、成等優(yōu)點，在制備金屬間化合物材料領(lǐng)域具有重要的應用潛力。放電等離子燒結(jié)是利用脈沖電流通過粉末時產(chǎn)生的焦耳熱效應及粉末界的等離子活化效應，在加載壓力下快速致密化的綠色粉末冶金工藝。其具

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于動態(tài)再結(jié)晶軟化理論的Ti-22Al-25Nb合金新型本構(gòu)關(guān)系模型（英文）[J]. 孫宇,張恒,萬志鵬,任麗麗,胡連喜.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(03)
[2]Hot deformation behavior and microstructural evolution of powder metallurgical TiAl alloy[J]. Na Liu,Zhou Li,Wen-Yong Xu,Yue Wang,Guo-Qing Zhang,Hua Yuan.  Rare Metals. 2017(04)
[3]TiAl金屬間化合物制備技術(shù)的研究進展[J]. 陳玉勇,蘇勇君,孔凡濤.  稀有金屬材料與工程. 2014(03)
[4]TiAl化合物反常力學性能的電子理論[J]. 邢勝娣.  科學通報. 1991(05)

博士論文
[1]兩級網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（Ti5Si3+TiBw）/Ti6Al4V復合材料研究[D]. 焦陽.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2](γ+α2+B2)三相TiAl合金熱加工特性及組織性能研究[D]. 劉宏武.燕山大學 2017
[3]高溫固態(tài)置氫TiAl合金組織演化及高溫變形行為[D]. 馬騰飛.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]置氫Ti-46Al-2V-1Cr-0.3Ni合金高溫變形規(guī)律及改性機理研究[D]. 溫道勝.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]鈦鋁合金氣霧化及其燒結(jié)成形的組織與相結(jié)構(gòu)[D]. 楊冬野.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[6]GH99高溫合金高溫變形行為及組織演化規(guī)律研究[D]. 張弘斌.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[7]脈沖電流在輕合金超塑變形中的宏微觀作用機制[D]. 劉涇源.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[8]熱壓燒結(jié)Ti-22Al-25Nb合金的微觀組織與高溫變形機理[D]. 賈建波.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[9]脈沖電流對鋁基復合材料拉深變形與擴散連接的影響[D]. 王博.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[10]放電等離子燒結(jié)制備鈦鋁基合金及致密化機理研究[D]. 楊鑫.中南大學 2012

碩士論文
[1]粉末冶金層狀TiBw/TC4復合材料組織與力學性能研究[D]. 王帥.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]Ti-46.5Al-2.15Cr-1.90Nb合金放電等離子燒結(jié)致密化及組織性能研究[D]. 袁皓.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]GH99高溫合金與TA15鈦合金U形件自阻加熱彎曲精度控制[D]. 陶楠.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[4]5A90Al-Li合金桁條自阻加熱成形工藝與裝備[D]. 肖寒.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[5]AZ31鎂合金自阻加熱超塑成形工藝[D]. 鞠小波.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3626662