目前世界各國(guó)都致力于發(fā)展航空航天領(lǐng)域,對(duì)該領(lǐng)域所應(yīng)用的材料綜合性能有了更高的要求,因此低密度,高強(qiáng)度的NiAl金屬間化合物被大家廣泛關(guān)注。NiAl材料在高溫下強(qiáng)度高,變形困難,且室溫下塑性差的種種問(wèn)題在很大程度上限制了此材料的制造和應(yīng)用�；诖吮菊n題提出加入錸提高NiAl金屬間化合物的室溫塑性和引入脈沖電流加熱輔助其成形過(guò)程,探究了錸元素對(duì)NiAl金屬間化合物的力學(xué)性能和微觀組織的影響,NiAl材料鍛造工藝中溫度分布、型腔填充規(guī)律和應(yīng)力分布,為NiAl帶筋板類結(jié)構(gòu)件的成形工藝提供了理論依據(jù)和工藝參數(shù)。采用Ni、Al和Re粉末熱壓燒結(jié)的方法制備含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)錸的NiAl金屬間化合物。分別對(duì)其進(jìn)行室溫拉伸實(shí)驗(yàn)和Gleeble熱壓縮實(shí)驗(yàn),確定錸元素的添加含量,通過(guò)分析其微觀組織、形貌特征及EDS能譜探究錸增加室溫塑性的內(nèi)在機(jī)制。發(fā)現(xiàn)通過(guò)二次變形和熱處理實(shí)驗(yàn)增加了材料致密度和錸的固溶度,使材料的室溫塑性得到更大改善。對(duì)材料的電加熱過(guò)程進(jìn)行有限元模擬,分別模擬了在空氣中加熱和在模具中加熱的兩種情況,探究了電流加熱NiAl板材的升溫規(guī)律,解決了電加熱過(guò)程中由于電極夾持和板材橫截面積不同而導(dǎo)致的板... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)材料種類[3]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-會(huì)提高其機(jī)械性能，容易成形出復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)。但NiAl的成形溫度較高，傳統(tǒng)的加熱方法不僅能耗較大，升溫速率慢，且對(duì)模具高溫性能要求較高，嚴(yán)重影響成形效率和成形零件的質(zhì)量。因此，本研究又引入脈沖電流加熱方法通過(guò)自阻加熱輔助成形，對(duì)該工藝進(jìn)行研究，尋找最佳成形工藝參數(shù)，最終得到性能良好的高溫結(jié)構(gòu)件。1.2NiAl金屬間化合物的性質(zhì)及應(yīng)用概述1.2.1NiAl金屬間化合物的性質(zhì)NiAl屬于原始立方CsCl型晶體結(jié)構(gòu)，它的空間組上Pm3m，晶體結(jié)構(gòu)如圖1-2[16]所示，它可以用相互穿透的立方體細(xì)胞來(lái)描述，Al原子占據(jù)立方體體心位置，Ni原子則占據(jù)立方體的4個(gè)頂點(diǎn)位置，構(gòu)成B2型超點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，NiAl的晶格常數(shù)為0.2887nm[17]。另外，NiAl金屬間化合物屬于β相化合物，其電子價(jià)態(tài)與原子比例為3:2，屬于金屬鍵與化學(xué)鍵的混合型，使該晶體結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定。圖1-2NiAl晶體結(jié)構(gòu)[16]NiAl的室溫塑性較差是由于B2有序結(jié)構(gòu)引起的，它只提供了三個(gè)獨(dú)立的滑移系，根據(jù)vonMises準(zhǔn)則，五種獨(dú)立的滑移系上實(shí)現(xiàn)多晶材料（如無(wú)序金屬Al、Fe、Ni和Co及其合金）滿意的延性變形所必須的。由于NiAl中僅存在三個(gè)獨(dú)立的滑移系，主動(dòng)變形機(jī)制可能無(wú)法提供足夠的延性和韌性，滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件的應(yīng)用要求[18-19]，多晶NiAl的脆性沿晶斷裂可追溯到獨(dú)立滑移體系[20]數(shù)量不足。因此，為了提高多晶NiAl的塑性，有必要激活附加滑移體系。表1-2為NiAl金屬間化合物的物理性能[21]。從表中可以看出，NiAl金屬間化合物具有優(yōu)秀的物理性能，如低電阻，高熱導(dǎo)率，較大的比熱容和較高的熔點(diǎn)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-可以提高材料的斷裂強(qiáng)度。在傳統(tǒng)的鑄造過(guò)程中，硅可以通過(guò)與含硅模具的反應(yīng)而無(wú)意中被合并。兩種類型的前相，一種Heusler相（Ni2AlHf）和一種G相（Ni16Hf6Si7）對(duì)促進(jìn)沉淀強(qiáng)化起到重要作用，兩種相的形貌高度依賴于合金的熱處理制度。與此同時(shí)，另一個(gè)相，NiHfSi相也被科研人員發(fā)現(xiàn)，但目前大家對(duì)它的作用機(jī)制還沒(méi)有完全研究出來(lái)，但可以推測(cè)，在合金的熱處理制度不適合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生此相，此相可能使合金斷裂性能變差，認(rèn)為不利于合金的塑性變形。將Ti級(jí)別增加到5.0at%（AFN-20），其斷裂強(qiáng)度相當(dāng)于ReneN4，第一代單晶鎳基高溫合金。表1-3代表性的高強(qiáng)度NiAl合金組成（單位：at%）[25]合金NiAlGaHfTiAFN-125048.450.050.51AFN-205044.450.050.55圖1-3給出了NiAl合金的沉淀相的形貌。沉淀相使得NiAl合金的高溫拉伸強(qiáng)度和應(yīng)力斷裂強(qiáng)度得到了改善，抗蠕變性能和抗疲勞性能得到了提高。圖1-3NiAl+Hf合金的微觀結(jié)構(gòu)變化a)NiAl+Hf合金與Heusler(Ni2AlHf)析出；b)含有0.3Si的NiAl+Hf合金中G相(Ni16Hf6Si7)析出；c)NiAl+0.5Hf+0.3Si合金中E相(NiHfSi)析出

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[1]AZ31B鎂合金板材電阻熱控溫單點(diǎn)漸進(jìn)成形實(shí)驗(yàn)研究[D]. 白華偉.山東大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3491002