本文關(guān)鍵詞：γ-TiAl基合金蜂窩結(jié)構(gòu)高溫擠壓及擴散連接

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【摘要】：Ti Al基合金的輕量化特點突出并且高溫使用性能優(yōu)良,已經(jīng)成為新一代廣受矚目的高溫結(jié)構(gòu)合金之一,但是由于其室溫變形能力較低等問題,相關(guān)應(yīng)用仍然受到限制。針對這一現(xiàn)狀,本文采用真空熱壓燒結(jié)法加工獲得γ-Ti Al基合金塊體材料,研究了燒結(jié)溫度與組織轉(zhuǎn)變的關(guān)聯(lián)性;進行了熱壓燒結(jié)γ-Ti Al基合金的高溫?zé)崮M實驗,獲得了熱成形最優(yōu)參數(shù);進行了蜂窩結(jié)構(gòu)擠壓成形實驗,對比了成形前后材料的組織轉(zhuǎn)變及性能改善;研究了γ-Ti Al的擴散連接技術(shù),揭示了連接溫度和時間對界面形貌及性能的影響;最終實現(xiàn)了蜂窩結(jié)構(gòu)與面板之間的可靠連接,獲得了γ-Ti Al基合金的蜂窩中空夾層結(jié)構(gòu)。對Ti-47Al-2Cr-1.8Nb-0.2W-0.15B(at%)預(yù)合金粉末在1100-1300℃溫度范圍內(nèi)的熱壓燒結(jié)實驗研究表明,γ-Ti Al及α2-Ti3Al為燒結(jié)成形坯料的主要相組成,組織則主要由等軸γ晶粒及α2/γ片層結(jié)構(gòu)組成,隨燒結(jié)溫度的提高,片層結(jié)構(gòu)尺寸增大,分布均勻性改善,片層結(jié)構(gòu)體積分?jǐn)?shù)在17.8-29.8%范圍內(nèi)變化;同時,力學(xué)性能測試表明,溫度1250℃,50MPa壓力下保溫2h獲得的燒結(jié)塊體材料綜合性能最優(yōu)。對熱壓燒結(jié)γ-Ti Al基合金在1050-1250℃溫度范圍內(nèi),0.001s-1,0.01s-1,0.1s-1應(yīng)變速率下的高溫壓縮實驗研究表明,燒結(jié)材料軟化過程主要包含動態(tài)回復(fù)及動態(tài)再結(jié)晶,1150℃,1200℃,1250℃擠壓后材料的變形過程為穩(wěn)態(tài)流變過程,晶粒沒有出現(xiàn)長大,且對應(yīng)初始流動應(yīng)力較低,σs分別為48.5MPa,24.7MPa,13.3MPa,有利于熱加工成形。采用熱擠壓法在1150℃,1200℃,1250℃溫度下加工成形γ-Ti Al基合金蜂窩結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,擠壓成形后蜂窩結(jié)構(gòu)致密度提高,片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彎曲和變形,致密度的提高以及片層的彎曲為擠壓成形材料綜合力學(xué)性能提高的主要原因。1150℃擠壓蜂窩結(jié)構(gòu)致密度得到改善,由98.7%提升至99.7%,該參數(shù)擠壓成形材料在950℃,應(yīng)變速率2.08×10-4時抗拉強度為166.65MPa,延伸率達到192.58%。擴散連接實驗溫度范圍為900-1100℃,研究表明,隨擴散溫度的升高,保溫時間的延長,未焊合孔洞逐漸消失,界面組織越過界面一體化生長并逐漸形成再結(jié)晶帶狀區(qū)域,同時界面接合性能逐漸改善。壓力30MPa,1000℃保溫1.5h,擴散接頭焊合率達到95%,宏觀變形僅1.5%,剪切強度355MPa,達到母材強度的85%。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23

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本文編號：1239764