本文關鍵詞：區(qū)域加熱處理對TiAl合金組織演化的影響

  更多相關文章： TiAl合金 定向退火 合金元素 抽拉速率 片層取向 片層間距

【摘要】：TiAl合金具有低密度、高彈性模量、良好的高溫強度以及優(yōu)異的抗蠕變、抗氧化和抗燒蝕性能等優(yōu)點,是航空發(fā)動機和汽車等耐熱部件的最佳候選材料。由于TiAl合金的室溫本征脆性,在常溫下很難進行塑性變形,制約其拓展實際應用。研究表明,高熔點合金元素Nb的添加,不僅可以提高合金的熔點及有序化溫度,同時還顯著提高了TiAl合金的高溫強度和抗氧化性能。而組織定向化則是改善和提高材料高溫性能的有效手段,在拉伸應力方向具有平行晶界的定向顯微組織結構的材料,具有高的疲勞抗力、優(yōu)良的抗蠕變性能和良好的抗裂紋擴展能力,有利于提高合金的強度及韌性。本文以Ti45Al-Nb合金,研究了抽拉速率、熱區(qū)溫度及不同Nb含量對合金區(qū)域定向退火過程中組織演化規(guī)律的影響,系統探明合金片層取向及片層間距的變化規(guī)律,分析了經過不同區(qū)域定向熱處理后組織硬度性能的變化規(guī)律。實驗結果表明抽拉速率對組織演化具有顯著影響。抽拉速率過快或者過慢都不能得到理想的柱狀晶組織。在相同熱區(qū)溫度下,隨著抽拉速率的提高,合金片層間距減小,發(fā)生剪切變形時穿過的片層數目增加,阻力增大,顯微硬度增加。當抽拉速率不是很大時,隨著抽拉速率的增加,組織中a2體積分數增加明顯,γ相體積分數變化不大；當抽拉速率很大時,隨著抽拉速率的增加,α2相Y相體積分數都有所增加。隨著熱區(qū)溫度的提高,獲得大長徑比柱狀晶所需的抽拉速率增加。抽拉速率相同的情況下,熱區(qū)溫度越高,越有利于形成柱狀晶。此外,生長柱狀晶的熱區(qū)溫度存在一個臨界值,即相變點以上。當低于這個臨界溫度時,無論怎么改變抽拉速率,都不能獲得柱狀晶組織。并且隨著熱區(qū)溫度的升高,合金的片層間距稍有減小。隨著Nb含量的增加,在相同熱區(qū)溫度,相同抽拉速率的條件下,定向生長區(qū)穩(wěn)定生長階段的柱狀晶越來越長,柱狀晶的長徑比也越來越大,柱狀晶的晶界也越來越平直,晶界方向與生長方向近似平行。同時,Nb元素的加入擴大了p相區(qū),并且降低了T。轉變點。隨著Nb含量的增加,在相同的區(qū)域熱處理工藝下,合金片層間距有逐漸減小的趨勢。
【關鍵詞】：TiAl合金 定向退火 合金元素 抽拉速率 片層取向 片層間距
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-25
• 1.1 引言10-11
• 1.2 TiAl合金研究進展11-16
• 1.2.1 TiAl合金國內外發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 TiAl合金中的相與相變12-13
• 1.2.3 TiAl合金的顯微組織與性能13-15
• 1.2.4 Nb對TiAl合金組織性能的影響15-16
• 1.3 定向熱處理研究進展16-22
• 1.3.1 常規(guī)熱處理及現有定向技術在TiAl合金上的研究現狀16-19
• 1.3.2 定向熱處理的研究現狀及在TiAl合金中的應用19-20
• 1.3.3 定向熱處理的影響因素20-21
• 1.3.4 定向熱處理過程中相變熱力學與動力學21-22
• 1.4 本文的研究目的、意義及內容22-25
• 1.4.1 研究目的及意義22-23
• 1.4.2 研究內容23-25
• 2 實驗材料及實驗方法25-34
• 2.1 實驗方案設計25-26
• 2.2 實驗材料及設備26-29
• 2.2.1 實驗材料26
• 2.2.2 實驗設備26-29
• 2.3 實驗方法29-34
• 2.3.1 合金制備29-30
• 2.3.2 定向熱處理實驗30
• 2.3.3 定向熱處理溫度分布的測量30-31
• 2.3.4 組織分析與性能表征31-34
• 3 抽拉速率對Ti-45Al-8Nb合金組織演化規(guī)律及性能影響34-51
• 3.1 1300℃不同抽拉速率對Ti-45Al-8Nb合金組織演化的影響35-43
• 3.1.1 不同抽拉速率下合金宏觀組織分析35-37
• 3.1.2 不同抽拉速率下合金片層間距及片層取向分析37-40
• 3.1.3 不同抽拉速率下合金XRD物相分析40-41
• 3.1.4 不同抽拉速率的合金硬度性能的分析41-43
• 3.2 1250℃不同抽拉速率對Ti-45Al-8Nb合金組織演化的影響43-50
• 3.2.1 不同抽拉速率下定向退火后的宏觀組織形貌分析43-45
• 3.2.2 不同抽拉速率下合金片層間距及片層取向分析45-48
• 3.2.3 不同抽拉速率下合金XRD物相分析48-49
• 3.2.4 不同抽拉速率下合金硬度性能分析49-50
• 3.3 本章小結50-51
• 4 熱區(qū)溫度對Ti-45Al-8Nb合金組織演化規(guī)律及性能影響51-62
• 4.1 α轉變溫度(Tα)以上不同熱區(qū)溫度對Ti-45Al-8Nb合金組織演化的影響51-55
• 4.1.1 不同熱區(qū)溫度定向退火后合金宏觀組織形貌分析51-52
• 4.1.2 不同熱區(qū)溫度定向退火后合金片層間距分析52-53
• 4.1.3 不同熱區(qū)溫度定向退火后XRD物相分析53-54
• 4.1.4 不同熱區(qū)溫度定向退火后硬度性能分析54-55
• 4.2 共析轉變(T_e)與α轉變溫度間不同溫度對Ti-45Al-8Nb合金組織演化的影響55-58
• 4.2.1 不同熱區(qū)溫度定向退火后合金宏觀組織形貌分析55
• 4.2.2 不同熱區(qū)溫度定向退火后合金片層間距分析55-56
• 4.2.3 不同熱區(qū)溫度定向退火后XRD物相及硬度性能分析56-58
• 4.3 共析轉變(Te)溫度以下900℃定向熱處理對Ti-45Al-8Nb合金組織演化的影響58-60
• 4.3.1 900℃不同抽拉速率下合金組織分析58
• 4.3.2 900℃定向熱處理后合金XRD物相及硬度性能分析58-60
• 4.4 本章小結60-62
• 5 不同Nb含量對TiAl基合金組織演化規(guī)律的影響62-69
• 5.1 不同Nb含量對合金α相轉變溫度的影響62-63
• 5.2 Ti-45Al-xNb(x=3,x=5,x=8)合金鑄態(tài)組織分析63-65
• 5.3 定向退火后不同Nb含量的合金宏觀形貌分析65-67
• 5.4 不同Nb含量對合金片層間距的影響67-68
• 5.5 本章小結68-69
• 6 結論69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-79
• 附錄79

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 ;DIFFUSION BONDING OF TiAl TO Ti AND TC4 ALLOY[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2000年01期

2 ;A STUDY ON ALUMINIDE COATINGS ON TiAl ALLOYS BY PACKCEMENTATION METHOD[J];Acta Metallurgica Sinica(English Edition);2000年06期

3 ;Effects of HIPing Pressure on Microstructures and Properties of TiAl Alloy[J];Journal of Central South University of Technology(English Edition);2000年03期

4 唐建成,黃伯云,劉文勝,賀躍輝;Microstructural evolution of a forged TiAl based alloy during heat treatment at subtransus temperature[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2000年02期

5 ;Diffusion Bonding between TiAl Based Alloys and Steels[J];Journal of Materials Science & Technology;2001年01期

6 ;THE STRUCTURE CHANGE OF γ-TiAl IRRADIATED BY 50keV XENON IONS AT ROOM TEMPERATURE[J];Acta Metallurgica Sinica(English Edition);2001年04期

7 吳引江;制造TiAl薄板的新方法[J];鈦工業(yè)進展;2001年05期

8 ;Distribution of Nb atom in the TiAl+Nb system[J];Rare Metals;2001年01期

9 ;MEAM Potential with Angular Dependence for TiAl[J];Rare Metals;2001年01期

10 ;Influence of Aluminum Content in γ-TiAl with L1_0 Structure during Ordering Processes[J];Rare Metals;2001年04期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 ;Study on aging phase transformation process in Ni_(42) CrTiAl alloys[A];第二屆全國掃描電子顯微學會議論文集[C];2001年

2 Xiang Zan;Li Ouyang;Yu Wang;Yuehui He;Yong Liu;Weidong Song;;Microstructure Evolution of TiAl under Tensile Impact Loadings[A];中國材料大會2012第15分會場：TiAl合金及先進結構金屬間化合物材料論文集[C];2012年

3 Fan Yang;Xiao Li;Nan Tian;Yongfeng Liang;Junpin Lin;;Effect of Nb Addition on the Corrosion Behavior of Porous TiAl Based Alloys in Aqueous Environments[A];中國材料大會2012第15分會場：TiAl合金及先進結構金屬間化合物材料論文集[C];2012年

4 Zhiyong Xue;YuanXun Huang;Yongtian Wang;Xiaojing Hai;;Laser Remelting Effect on the Joint Property of Diffusion Bonding of TiAl Intermetallics and TC4 Alloy[A];中國材料大會2012第15分會場：TiAl合金及先進結構金屬間化合物材料論文集[C];2012年

5 劉辛;駱接文;謝煥文;蔡一湘;;惰性氣體霧化法制備TiAl_3粉末的特性[A];第十四屆全國鈦及鈦合金學術交流會論文集（上冊）[C];2010年

6 Na Liu;Zhou Li;Guoqing Zhang;Hua Yuan;Wenyong Xu;Zhengjiang Gao;;Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Property of TiAl Alloys Prepared by Gas Atomization Powders[A];中國材料大會2012第19分會場：高溫合金論文集[C];2012年

7 ;Influence of Heat Treatment on The Precipitation of γ1 Phase in High Nb Containing TiAl-based Intermetallic Alloys[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

8 Chuanyun Wang;Jinshan Li;Bin Tang;Hongchao Kou;;Numerical Analysis of Superplastic Bulging Process of TiAl Sheet[A];中國材料大會2012第15分會場：TiAl合金及先進結構金屬間化合物材料論文集[C];2012年

9 孟祥康;洪建明;劉毅;趙曉寧;劉治國;;二相TiAl基金屬間化合物層片結構中的位錯組態(tài)[A];第八次全國電子顯微學會議論文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

10 Qing Ye;Zhimeng Guo;Qikai Duan;Chunlei Yang;Junjie Hao;;Preparation of TiAl Intermetallic Alloy by Gelcasting[A];中國材料大會2012第15分會場：TiAl合金及先進結構金屬間化合物材料論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數據庫 前1條

1 中航工業(yè)黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司 汪大成;鈦鋁合金(TiAl)應用現狀及發(fā)展趨勢[N];中國航空報;2012年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 舒世立;過渡族金屬元素和內生陶瓷顆粒對TiAl壓縮性能的影響規(guī)律及機制[D];吉林大學;2013年

2 孫濤;原位自生Ti_2AlN/TiAl復合材料制備與高溫性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

3 楊慧敏;TiAl-5Nb合金定向凝固過程中組織演化規(guī)律的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 廖翠姣;TiAl合金滲碳處理及其耐蝕性能研究[D];中南大學;2014年

5 羅江山;粉末冶金TiAl基合金的晶粒細化及其效應研究[D];中國工程物理研究院;2014年

6 彭超群;循環(huán)熱處理對TiAl基合金組織與性能的影響[D];中南大學;2001年

7 昝祥;TiAl金屬間化合物高溫動態(tài)力學行為及變形機理研究[D];中國科學技術大學;2008年

8 袁勇;TiAl基金屬間化合物的脫溶反應和位錯結構研究[D];南京大學;2006年

9 高帆;大尺寸TiAl合金鑄錠擠壓開坯變形行為與工藝研究[D];東北大學;2011年

10 崔喜平;軋制及反應退火制備微疊層TiB_2-TiAl復合材料板組織與性能[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 邢發(fā)軍;TiAl/TiO_2界面相互作用的第一性原理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

2 王保棟;TiAl/Al_2O_3界面相互作用第一性原理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

3 韓波;殘留缺陷對鑄造TiAl合金擇優(yōu)取向層片組織疲勞壽命的影響[D];昆明理工大學;2015年

4 李志明;基于Ti-Al-Nb-Cr-B體系的TiAl基合金設計與微觀組織研究[D];中國地質大學(北京);2015年

5 王建成;區(qū)域加熱處理對TiAl合金組織演化的影響[D];南京理工大學;2015年

6 陳銳;準連續(xù)網狀Ti_5Si_3/TiAl基復合材料的高溫氧化行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

7 王學菲;層狀結構TiAl基復合材料合成機制與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

8 李明驁;B和C共同添加對TiAl基合金組織及性能影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

9 劉浩;碳含量對TiAl合金凝固組織及性能的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

10 戴豪;TiAl_3對NaAlH_4吸放氫催化作用的影響因素及相關機制探究[D];廣西大學;2015年

，

本文編號：697538