【摘要】：TiAl金屬間化合物密度低、比強度高、彈性模量高,同時具有良好的抗氧化性能和抗疲勞性能,在航空航天等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而該類合金塑性、韌性較差,難加工成形,限制了其工程化應(yīng)用。增材制造技術(shù)可以實現(xiàn)難加工金屬材料的直接制造成形,并獲得超細(xì)化的凝固組織,是解決TiAl合金脆性和加工成形難題的有效方法之一。本論文采用無坩堝感應(yīng)熔煉超音速氣霧化制粉技術(shù)制備了適用于選區(qū)激光熔化成形工藝的TiAl合金粉末,并對TiAl合金的選區(qū)激光熔化成形工藝參數(shù)、成形質(zhì)量、顯微組織結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下:(1)采用無坩堝感應(yīng)熔煉超音速脈沖惰性氣體霧化技術(shù)可以制備得到球形度高、粒徑分布較窄、雜質(zhì)含量少的TiAl合金粉末,制得的TiAl合金粉末的相成分為α2相,鋁元素有損耗。粉末內(nèi)部的顯微組織表現(xiàn)為快速凝固形成的枝晶與胞晶的混合組織特征。過300M篩的球形合金粉末流動性好,可用于選區(qū)激光熔化成形工藝。(2)激光能量密度在40～80J/mm3的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)TiAl合金塊體的成形,激光能量密度越高,塊體的致密度越高,實驗得到最大致密度為94.85%。塊體內(nèi)部存在裂紋,顯微組織為生長方向不一致的細(xì)小的樹枝晶組織,枝晶基本沿著熔池的邊緣生長。塊體中各元素分布比較均勻,存在Al元素的輕微燒損。(3)SLM工藝參數(shù)影響著TiAl合金塊體的力學(xué)性能。SLM成形的TiAl合金具有較高的硬度,但壓縮性能并不優(yōu)異。試樣硬度隨著激光功率的增大而提高,隨著掃描速度的增加而降低,掃描間距對硬度的影響很小;抗壓強度隨著激光能量密度增大而增大,但能量密度不是影響抗壓強度的唯一因素。激光功率80W,掃描速率700mm/s,掃描間距0.06mm,鋪粉層厚為0.03mm的條件下,成形塊體抗壓強度最高為529.1MPa。(4)熱處理后的塊體致密度提高了 8.6%,其物相組成為γ相和α2相混合相,顯微組織為分布均勻的細(xì)小γ晶粒,存在少量γ/α2層片團。熱處理后塊體的硬度顯著提高,抗壓強度相比于原塊體提高了約50%。
【圖文】：

從相圖中可以看到，當(dāng)含鋁含量介于４３％－５２％邋（原子百分比）之間時，合金在室溫逡逑下的相組成為ａ２－Ｔｉ３Ａ丨相和丫－ＴｉＡｌ相。而當(dāng)含鋁含量介于５２％－５６％之間時，，合金組織為逡逑Ｙ相單相組織。ａ２和ｙ兩相的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．２所示。其中Ｙ相的晶體結(jié)構(gòu)為Ｌｌ0逡逑型，其晶格結(jié)構(gòu)近似于面心立方結(jié)構(gòu)。0１２相的晶體結(jié)構(gòu)為００１９型，該結(jié)構(gòu)為有序的六逡逑方結(jié)構(gòu)，屬于一種脆性相。逡逑３逡逑

０邐１０邋２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐１００逡逑ａｔ．％邋ＡＩ逡逑圖１．１邋ＴｉＡｌ合金相圖？逡逑從相圖中可以看到，當(dāng)含鋁含量介于４３％－５２％邋（原子百分比）之間時，合金在室溫逡逑下的相組成為ａ２－Ｔｉ３Ａ丨相和丫－ＴｉＡｌ相。而當(dāng)含鋁含量介于５２％－５６％之間時，合金組織為逡逑Ｙ相單相組織。ａ２和ｙ兩相的晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖１．２所示。其中Ｙ相的晶體結(jié)構(gòu)為Ｌｌ0逡逑型，其晶格結(jié)構(gòu)近似于面心立方結(jié)構(gòu)。0１２相的晶體結(jié)構(gòu)為００１９型，該結(jié)構(gòu)為有序的六逡逑方結(jié)構(gòu)，屬于一種脆性相。逡逑３逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG665

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2625625