Ti₂AlNb基合金因其低密度,較高的高溫強度、比強度,優(yōu)良的抗氧化和抗蠕變等突出優(yōu)點,成為替代鎳基高溫合金的新型理想的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)航空發(fā)動機材料。傳統(tǒng)鑄造制備的Ti₂AlNb基合金存在顯微組織缺陷,力學(xué)性能欠佳,低效率且高成本。此外,Ti、Al、Nb元素的熔點、密度、擴(kuò)散系數(shù)差異大,易發(fā)生元素偏析和燒損。放電等離子燒結(jié)作為一種近凈成形粉末冶金燒結(jié)技術(shù),具有升溫速度快、燒結(jié)時間短以及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點,制得的合金具有晶粒細(xì)小、組織均勻且無宏觀偏析,優(yōu)異的力學(xué)綜合性能等特點。本文以氣霧化法獲得的Ti-22Al-25Nb（at.%）預(yù)合金粉末為初始原料,選擇950-1200℃溫度區(qū)間,10-20min保溫時間內(nèi),35-80MPa壓力條件下進(jìn)行系列的放電等離子燒結(jié)試驗,制備組織致密、成份均勻的燒結(jié)合金,揭示不同燒結(jié)參數(shù)對燒結(jié)合金的相對密度、相組成、顯微組織以及力學(xué)性能的影響規(guī)律,揭示了燒結(jié)合金的斷裂機制。實驗結(jié)果表明,燒結(jié)溫度為950℃,燒結(jié)壓力為80MPa,保溫時間為10min為最佳燒結(jié)參數(shù),具有最優(yōu)的微觀組織結(jié)構(gòu)和綜合力學(xué)性能。其燒結(jié)合金相對密度高... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：115 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)鈦合金的航空組件[2]

a) TA29 合金整體葉盤零件 b) 壓氣機機閘零件圖 1-1 傳統(tǒng)鈦合金的航空組件[2]表 1-1 我國航空發(fā)動機的在役和服役的主要材料[2]長期服役溫度/℃ 材料≤400 TC4，TC17，TC19≤450 TC6，TA11≤500 TC11，TA7，TA15，TB12≤550 TA19，TA32，TC25，TF550≤600 TA29，TA33≤700 TD3，Ti2AlNb700-850 TiAl600-800 SiCf/Ti 基復(fù)合材料注：TB12 和 TF550 為阻燃鈦合金；TD3 為 Ti3Al 基金屬間化合物。

現(xiàn)階段粉末冶金(P/M)技術(shù)已經(jīng)用于 Ti2AlNb 基合金的制備，并且很好的解決了化學(xué)成分偏析、組織不均勻等問題。作為 600-750℃溫度范圍內(nèi)優(yōu)異的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，金屬間化合物 Ti2AlNb 基合金具有低密度、較高的強度、塑韌性好、良好的蠕變抗力和抗氧化性好等綜合優(yōu)點[21]。表 1-2 常見的高溫材料性能比較[13,14]合金種類密度/gcm-3彈性模量/GPa 延伸率 δ/% 拉伸強度/MPa屈服強度室溫 900℃ 室溫 高溫/MPaTi 基合金 4.3~4.6 96~100 70~80 5~20 15~50 480~1200 380~1150γ-TiAl 基合金3.76~3.9 160~180 130~150 1~4 10~60 450~800 400~630α2-Ti3Al基合金4.1~4.7 110~145 90~110 2~10 10~20 800~1140 700~900Ti2AlNb基合金5.0~5.8 102~134 90~100 3.5~10 6~14 1000~1500 650~1300Ni 基合金6.0~8.68 206~207 140~150 3~10 10~20 1250~1450 800~1200

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TiAl金屬間化合物粉末冶金技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 周海濤,孔凡濤,陳玉勇.  稀有金屬材料與工程. 2016(09)
[2]航空發(fā)動機用先進(jìn)高溫鈦合金材料技術(shù)研究與發(fā)展[J]. 蔡建明,弭光寶,高帆,黃浩,曹京霞,黃旭,曹春曉.  材料工程. 2016(08)
[3]金屬間化合物Ti2AlNb的高溫變形行為和變形機理（英文）[J]. 張欽差,陳明和,王輝,王寧,歐陽金棟,李新孝.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[4]定量分析熱處理對Ti2AlNb合金顯微組織及硬度的影響[J]. 朱斌,曾衛(wèi)東,江悅,李冬,王偉,張建偉,梁曉波.  材料熱處理學(xué)報. 2016(01)
[5]Ti2AlNb合金及其焊接技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 陳瑋,李晉煒,史一寧.  航空制造技術(shù). 2015(17)
[6]Ti-22Al-25Nb合金環(huán)形件成形工藝與組織性能關(guān)系[J]. 田偉,鐘燕,梁曉波,張建偉,曾衛(wèi)東.  材料熱處理學(xué)報. 2014(10)
[7]TiAl金屬間化合物制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 陳玉勇,蘇勇君,孔凡濤.  稀有金屬材料與工程. 2014(03)
[8]航空發(fā)動機用Ti3Al合金和Ti2AlNb合金研制進(jìn)展[J]. 張建偉,梁曉波,程云君,李世瓊.  鋼鐵研究學(xué)報. 2011(S2)
[9]Ti2AlNb基合金的研究進(jìn)展[J]. 馮艾寒,李渤渤,沈軍.  材料與冶金學(xué)報. 2011(01)
[10]Ti-6554鈦合金的晶粒長大動力學(xué)[J]. 于洋,李成林,惠松驍,葉文君,王韋琪,張平輝,羊玉蘭.  中國有色金屬學(xué)報. 2010(S1)

博士論文
[1]基于三種典型顯微組織的Ti-22Al-25Nb合金力學(xué)性能研究[D]. 王偉.西北工業(yè)大學(xué) 2015

碩士論文
[1]Ti2AlNb基合金TLP連接工藝及接頭組織性能研究[D]. 沈麗君.南昌航空大學(xué) 2017
[2]Ti2AlNb基合金的顯微組織及力學(xué)性能研究[D]. 許求喜.南昌航空大學(xué) 2017
[3]TC4/Ti22Al25Nb激光焊接工藝與組織性能研究[D]. 馬長語.山東大學(xué) 2017
[4]粉末冶金制備TiAl基合金及其高溫變形研究[D]. 湯華平.大連理工大學(xué) 2015
[5]石墨烯對粉末冶金TiAl合金組織性能的影響[D]. 張茜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[6]Ti2AlNb基合金三層結(jié)構(gòu)熱彎/擴(kuò)散連接組合工藝[D]. 許鵬宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]鈦合金及Ti2AlNb金屬間化合物板材熱成形極限圖[D]. 王承鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[8]Ti2AlNb基合金相變及超塑性變形機理研究[D]. 李少雨.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[9]低密度Ti2AlNb基合金板材制備及組織與力學(xué)性能研究[D]. 李渤渤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[10]粉末冶金TiAl基合金的制備與高溫壓縮變形行為研究[D]. 趙曉紅.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號：3482911