本文關(guān)鍵詞：氫對(duì)鈦合金鑄件界面層組織及成分的影響

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【摘要】：在鈦合金熔模鑄造過(guò)程中由于鈦合金熔體化學(xué)性質(zhì)活潑,易于模殼之間發(fā)生界面反應(yīng)。而鈦合金置氫能夠細(xì)化顯微組織,降低合金熔體中氧元素含量,有研究表明氫能夠抑制鈦合金熔體與石墨模殼之間的界面反應(yīng),所以本文中對(duì)鈦合金鑄件進(jìn)行熱氫處理,并在實(shí)驗(yàn)室條件下研究含氫環(huán)境中鈦合金與Al2O3陶瓷模殼之間的界面反應(yīng),研究了氫對(duì)鈦合金與Al2O3陶瓷模殼之間界面層組織、成分及顯微硬度的影響,分析了氫抑制界面反應(yīng)的原因。研究結(jié)果表明:對(duì)TC4合金鑄件進(jìn)行熱氫處理后,界面層中氧元素含量及界面層表面處的顯微硬度降低,顯微組織細(xì)化,并且熱氫處理溫度越高以及環(huán)境中氫氣壓力越高,界面層中氧含量及顯微硬度降低越明顯,顯微組織也被進(jìn)一步細(xì)化。通過(guò)對(duì)比不同氫分壓下界面層中各元素含量的變化趨勢(shì)以及顯微硬度的變化趨勢(shì),發(fā)現(xiàn)液態(tài)置氫后能夠有效降低純鈦及TC4合金與Al2O3陶瓷模殼之間界面反應(yīng)層的厚度,在10 k Pa氫分壓條件下,純鈦與Al2O3陶瓷模殼之間界面反應(yīng)層厚度從200μm降低到55μm,在20 kPa氫分壓條件下,TC4合金與Al2O3陶瓷模殼之間界面反應(yīng)層厚度從130μm降低到50μm,且適當(dāng)改善熔煉工藝能夠使界面反應(yīng)層降低到30μm。通過(guò)觀察界面層顯微組織,發(fā)現(xiàn)液態(tài)置氫后能夠阻礙陶瓷相顆粒向合金基體中的擴(kuò)散,從而使界面層中各合金元素含量在更小的范圍內(nèi)波動(dòng),并改善界面層的表面質(zhì)量。分析后認(rèn)為氫抑制鈦合金與Al2O3陶瓷模殼之間界面反應(yīng)的機(jī)理為:陶瓷相顆粒分解產(chǎn)生的氧元素與鈦合金熔體中的氫原子發(fā)生反應(yīng)生成水蒸氣,在模殼面層和合金熔體之間形成氣膜,阻礙了陶瓷相顆粒向合金基體中移動(dòng),同時(shí)也會(huì)阻礙鈦合金熔體與模殼面層之間的置換反應(yīng),并且置氫后細(xì)化了鈦合金的顯微組織,使固態(tài)相變過(guò)程中元素的擴(kuò)散受阻。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金 熱氫處理 液態(tài)置氫 熔模鑄造 界面反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG292
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 界面反應(yīng)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 熱氫處理技術(shù)13-19
• 1.3.1 熱氫處理對(duì)鈦合金相變的影響14-15
• 1.3.2 熱氫處理對(duì)鈦合金力學(xué)性能及顯微組織的影響15-17
• 1.3.3 熱氫處理對(duì)鈦合金鑄件的影響17-19
• 1.4 液態(tài)置氫19-24
• 1.4.1 液態(tài)置氫對(duì)鈦合金成分的影響20-21
• 1.4.2 液態(tài)置氫對(duì)鈦合金組織的影響21-22
• 1.4.3 液態(tài)置氫對(duì)鈦合金鑄造性能的影響22-24
• 1.5 本文的研究?jī)?nèi)容24-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法25-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法25-29
• 2.2.1 Al_2O_3陶瓷模殼的制備25-26
• 2.2.2 鈦合金鑄件熱氫處理操作26
• 2.2.3 液態(tài)置氫操作26-27
• 2.2.4 掃描電鏡觀察及能譜分析27-28
• 2.2.5 金相組織觀察28
• 2.2.6 顯微硬度分析28-29
• 第3章 熱氫處理對(duì)鈦合金界面層組織及成分的影響29-40
• 3.1 熱氫處理對(duì)鈦合金界面層成分的影響29-33
• 3.2 熱氫處理對(duì)鈦合金界面層組織的影響33-36
• 3.3 熱氫處理對(duì)鈦合金界面層顯微硬度的影響36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 液態(tài)置氫對(duì)純鈦與Al_2O_3模殼界面層的影響40-52
• 4.1 液態(tài)置氫對(duì)純鈦與Al_2O_3模殼界面層成分的影響40-43
• 4.2 液態(tài)置氫對(duì)純鈦與Al_2O_3模殼界面層組織的影響43-48
• 4.3 液態(tài)置氫對(duì)純鈦與Al_2O_3模殼界面層顯微硬度的影響48-49
• 4.4 陶瓷型殼面層物相分析49-50
• 4.5 氫抑制界面反應(yīng)的機(jī)理50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第5章 液態(tài)置氫對(duì)TC4合金與Al_2O_3模殼界面層的影響52-63
• 5.1 液態(tài)置氫對(duì)TC4合金與Al_2O_3模殼界面層成分的影響52-56
• 5.2 液態(tài)置氫對(duì)TC4合金與Al_2O_3模殼界面層組織的影響56-59
• 5.3 液態(tài)置氫對(duì)TC4合金與Al_2O_3模殼界面層顯微硬度的影響59-61
• 5.4 界面反應(yīng)層物相分析61
• 5.5 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70

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本文編號(hào)：848199