本文關鍵詞：碳含量對TiAl合金凝固組織及性能的影響

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【摘要】：本文采用水冷銅坩堝感應熔煉爐以及離心鑄鈦機制備不同含碳量的Ti Al合金鑄錠及相對應成分的棒狀試樣與階梯試樣。將合金鑄錠不同部位進行線切割,然后經(jīng)過拋光腐蝕之后觀察其宏觀形貌,并借助XRD和SEM等試驗方法對合金鑄錠與澆注試樣進行測試分析,同時對澆注試樣進行硬度與拉伸試驗,通過觀察分析不同含碳量Ti Al合金鑄錠以及離心澆注階梯試樣不同部位宏觀形貌、顯微組織和力學性能來研究碳元素對Ti Al合金顯微組織及力學性能的影響。通過對鑄錠宏觀形貌與顯微組織分析發(fā)現(xiàn),當未添加碳元素時,Ti Al合金鑄錠組織為粗大的柱狀晶;加入較少的碳元素(0.3at.%)時,合金鑄錠顯微組織得到細化,但未出現(xiàn)明顯的析出相;隨著含碳量的增多,晶粒進一步細化,并有尺寸較小的析出相出現(xiàn),此時合金鑄錠成分較為均勻,性能較好;當含碳量過多時,由于析出相數(shù)量增多,而且尺寸較大,合金性能惡化。在不同離心轉速條件下對含碳Ti Al合金階梯試樣(厚度分別為1 mm、2 mm和4 mm)進行澆注發(fā)現(xiàn),離心轉速較低時,合金凝固過程較為緩慢,晶粒有長大的時間,因而晶粒比較粗大;而離心轉速過快時,會加大熔體對型殼的沖擊,影響其力學性能。冷卻速度較慢時,合金凝固時間較長,晶粒粗大;而冷卻速度過快,使得合金出現(xiàn)應力集中等,影響其力學性能。不同的凝固路徑合金的顯微組織不同。碳元素的加入可以促進Ti Al合金的α轉變,使合金胞狀顯微結構過渡為層片狀,獲得組織較為均勻的Ti Al合金澆注試樣。冷卻速度對Ti Al合金顯微組織結構影響也較為明顯。
【關鍵詞】：TiAl合金 碳含量 離心轉速 冷卻速度 凝固路徑
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-26
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究目的與意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析10-22
• 1.3.1 TiAl合金的進展及應用11-14
• 1.3.2 TiAl合金的熔煉和制造工藝14-22
• 1.4 TiAl合金晶粒細化的研究22-25
• 1.4.1 合金化方法22-24
• 1.4.2 熱加工方法24-25
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容25-26
• 第2章 實驗材料的制備以及研究方法26-35
• 2.1 蠟模的制備26-28
• 2.1.1 模具的設計與制備26-27
• 2.1.2 蠟料的選擇27
• 2.1.3 蠟模的制備27-28
• 2.2 型殼的制備28-29
• 2.2.1 粘結劑的選擇28
• 2.2.2 型殼的涂掛28
• 2.2.3 型殼的脫蠟及燒結28-29
• 2.3 TiAl合金鑄錠的制備29-31
• 2.3.1 合金錠的制備29-30
• 2.3.2 紐扣錠的制備30-31
• 2.4 棒狀試樣與階梯試樣的離心澆注31-33
• 2.4.1 立式離心鑄鈦機澆注31
• 2.4.2 水平離心鑄鈦機澆注31-33
• 2.5 試樣組織結構的測試與分析33-34
• 2.5.1 宏觀形貌與組織的觀察33
• 2.5.2 光學顯微組織的觀察33
• 2.5.3 X射線衍射分析33
• 2.5.4 掃描電鏡分析33
• 2.5.5 透射電鏡分析33-34
• 2.6 試樣的性能測試34-35
• 2.6.1 硬度測試34
• 2.6.2 拉伸性能測試34-35
• 第3章 碳含量對TiAl合金鑄錠組織的影響35-52
• 3.1 含碳TiAl合金的宏觀形貌與組織35-37
• 3.2 含碳TiAl合金的顯微組織37-50
• 3.2.1 含碳TiAl合金鑄錠XRD物相分析37-38
• 3.2.2 含碳TiAl合金鑄錠金相分析38-40
• 3.2.3 含碳TiAl合金鑄錠掃描分析40-47
• 3.2.4 含碳TiAl合金鑄錠析出相成分分析47-49
• 3.2.5 含碳TiAl合金鑄錠晶粒與析出相尺寸分析49-50
• 3.3 碳元素的細化機理50-51
• 3.4 本章小結51-52
• 第4章 含碳TiAl合金在不同離心轉速和冷卻速度條件下的組織及性能52-68
• 4.1 含碳量對澆注試樣顯微組織的影響52-53
• 4.2 含碳TiAl合金在不同離心轉速條件下的顯微組織53-55
• 4.3 含碳TiAl合金在不同冷卻速度條件下的顯微組織55-58
• 4.4 含碳TiAl合金力學性能的研究58-62
• 4.4.1 含碳量對TiAl合金硬度的影響58-60
• 4.4.2 含碳量對TiAl合金力學性能的影響60-61
• 4.4.3 含碳TiAl合金在不同離心轉速條件下的力學性能61-62
• 4.4.4 含碳TiAl合金在不同冷卻速度條件下的力學性能62
• 4.5 含碳TiAl合金斷口形貌的觀察62-67
• 4.5.1 含碳TiAl合金在不同離心轉速條件下斷口形貌分析62-65
• 4.5.2 含碳TiAl合金在不同冷卻速度條件下斷口形貌分析65-67
• 4.6 本章小結67-68
• 第5章 含碳TiAl合金在不同凝固路徑條件下的組織及性能68-78
• 5.1 含碳TiAl合金在不同凝固路徑條件下的顯微組織68-73
• 5.1.1 含碳TiAl合金在不同凝固路徑下XRD物相分析68-69
• 5.1.2 含碳TiAl合金在不同凝固路徑下顯微組織分析69-73
• 5.2 凝固路徑對含碳TiAl合金力學性能的影響73-75
• 5.2.1 含碳TiAl合金在不同凝固路徑下硬度測試73-74
• 5.2.2 含碳TiAl合金在不同凝固路徑下力學性能分析74-75
• 5.3 含碳TiAl合金在不同凝固路徑下斷口形貌75-76
• 5.4 本章小結76-78
• 結論78-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孔凡濤,陳玉勇,田競,陳予勇;TiAl基金屬間化合物研究進展[J];材料科學與工藝;2003年04期

2 許春香;盧斌峰;呂正玲;張金山;梁偉;;Effect of Y Addition on Microstructure and Constituent Phases of Al-Ti-C Master Alloy[J];Journal of Rare Earths;2007年S2期

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本文編號：772096