發(fā)布時間：2020-12-23 18:49

　　TiAl合金由于其密度低、高溫強度好、高溫抗蠕變以及抗氧化性能優(yōu)良,在800℃～900℃的溫度區(qū)間有望取代鎳基超高溫合金,廣泛應用于航空航天領域。但其室溫塑性低,常規(guī)的熱加工方法生產(chǎn)較為困難,而采用GTA電弧增材方式制備TiAl合金不僅生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低,而且原材料利用率高,對于結(jié)構(gòu)復雜的TiAl合金有著巨大的制備優(yōu)勢。因此本文將分別送進TC4焊絲與ER1100焊絲,利用GTA電弧增材技術(shù)制備TiAl合金,對GTA增材制造工藝進行優(yōu)化,解決增材過程中的裂紋以及雙絲反應不均勻問題;研究沉積態(tài)TiAl合金不同區(qū)域的組織與性能;探討Al含量以及基板預熱溫度對顯微組織與力學性能的影響規(guī)律。首先研究了工藝參數(shù)對于TiAl合金單道熔覆層成型以及熔滴過渡形式的影響規(guī)律,解決了沉積過程中的裂紋與混合不均勻問題。以單道熔覆層成型為標準,確定了最優(yōu)沉積參數(shù):TA2基板、異側(cè)送絲、焊接電流120A、沉積速度100mm/min。隨著電弧高度的增加、送絲速度的減小,熔滴過渡形式從液橋過渡趨向于滴狀過渡以及排斥過渡。加入V元素后,TiAl合金橫截面上元素以及硬度的分布更加均勻。Al的原子含量控制在45%～50... 

【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)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

TiAl二元合金相圖[11]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文3表1-1TiAl系合金各相晶體學結(jié)構(gòu)參數(shù)[12]相鋁含量at.%晶體結(jié)構(gòu)Ti(α)0-45hcpTi(β)0-47.5bccTi3Al(α2)22-39有序D019TiAl(γ)48-69.5有序面心正方L10TiAl265-68有序fccTiAl375D022圖1-1TiAl二元合金相圖[11]圖1-2α2和γ相的點陣結(jié)構(gòu)示意圖[14](a)γ相，(b)α2相1.2.2TiAl合金的組織組成根據(jù)具有D019結(jié)構(gòu)α2相在L10結(jié)構(gòu)的基體γ相中所占有比列與分布的不同，可以將TiAl合金的顯微組織分為四類，分別是全層片組織(FullyLamellar，F(xiàn)P)、近層片組織(NearLamellar，NP)、雙態(tài)組織(Duplexstructure，DP)和近γ組織(Equiaxedneargamma，NG)，如圖1-3所示[15]。這四種組織的分類主要是根據(jù)α2相與γ相的比例與形態(tài)分類的[16]，當α2相與γ相全部以層片狀存在，幾乎不存

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文4在等軸的γ晶粒時，便是全層片組織，如圖1-3(a)所示；當大部分是α2相與γ相構(gòu)成的層片組織，同時在枝間存在少量的γ晶粒時，便是近層片組織，如圖1-3(b)所示；當比例很接近時，便構(gòu)成了雙態(tài)組織，如圖1-3(c)所示；當由等軸的γ晶與少量分布在γ相晶界的α2晶粒構(gòu)成時，便是近γ組織，如圖(d)所示。圖1-3TiAl合金四種典型的組織[15](a)FP，(b)NP，(c)DP，(d)NG上述四種組織在不同的熱處理工藝下得到，如圖1-4所示，在γ+α兩相區(qū)中，不同熱處理溫度下冷卻后形成的組織也不同。確定不同Al含量熱處理溫度可以由該鋁含量向上做垂線，垂線與α/γ和α的相界線的交點記為Ta，共晶溫度為Te，這兩個溫度點可以將溫度分為上中下三個區(qū)域，T1在交點Ta上部，該溫度屬于純α相區(qū)，當冷卻至室溫時，會發(fā)生α→α2+γ的相變，從而形成全層片組織，層片團的的晶粒尺寸較大，一般為200-500um，片層面和α2相的基面以及γ相的{111}面平行，γ相與α2相符合Blackburn位相關系[17]。T2和T3溫度在中間區(qū)域，該區(qū)域高溫組織由等軸的α與γ相構(gòu)成，其中α相是高溫無序化結(jié)構(gòu)，在空冷或爐冷后經(jīng)過α→α2+γ相變形成γ+α2層片團，γ相直接冷卻成為等軸的γ晶粒。在較高溫度T2時，形成的組織大多是層片狀，還有少量的等軸γ晶粒，因此為近層片組織，晶粒大小一般為150-200um；較低溫度T3時，形成的層片團與等軸的γ比例接近，為雙態(tài)組織，因為α與γ兩相相互釘扎，晶粒較為細小，一般為10-40um。T4屬于下部區(qū)域，該區(qū)域高溫為α2+γ兩相區(qū)，冷卻后形成等軸γ晶粒，同時在晶界處析出α2相，晶粒尺寸較小，約為30-50μm。(a)(b)(c)(d)50um50um50um50um

【參考文獻】：
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本文編號：2934183