本文關(guān)鍵詞：TiAl二元合金和Ti44Al6Nb1Cr固態(tài)置氫及組織性能研究

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【摘要】：TiAl合金作為下一代輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料具有較好的綜合力學(xué)性能,作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料有極大的發(fā)展?jié)摿�。然而TiAl合金室溫延展性差,高溫下變形抗力大,因此生產(chǎn)成本較高,在市場(chǎng)上的應(yīng)用率較低。熱氫處理技術(shù)能夠降低熱塑性加工時(shí)的流變應(yīng)力,同時(shí)提高冷塑性變形時(shí)的變形極限,提高合金的加工性能。因此系統(tǒng)的研究熱氫技術(shù)對(duì)TiAl合金加工性能的影響,可以加快TiAl合金的工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。本文首先研究了氫流量、置氫時(shí)間、置氫溫度對(duì)Ti-44Al-6Nb-1Cr合金和二元合金Ti-44Al、Ti-48Al置氫量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)合金中置氫量隨氫流量、保溫時(shí)間、溫度增加而增加。氫流量和置氫時(shí)間有合適范圍,超過(guò)范圍后對(duì)置氫量影響較小,但置氫溫度增加時(shí)置氫量會(huì)不斷增加。本文對(duì)三種TiAl合金置氫前后的室溫組織和力學(xué)性能變化進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)Ti-44Al-6Nb-1Cr合金置氫后B2相體積分?jǐn)?shù)明顯增加,片層有所細(xì)化。TiAl二元合金置氫前后組織變化不太明顯,但置氫溫度達(dá)到β相轉(zhuǎn)變溫度后還是會(huì)出現(xiàn)片層細(xì)化現(xiàn)象。對(duì)TiAl二元合金的室溫力學(xué)性能進(jìn)行研究,室溫壓縮實(shí)驗(yàn)表明,置氫可以使二元合金的室溫變形抗力減小,極限變形率增大,也就是說(shuō)置氫可以提高二元合金的冷塑性成形能力。本文還通過(guò)熱模擬試驗(yàn)重點(diǎn)研究了置氫對(duì)三種TiAl合金高溫變形行為的影響,并通過(guò)后續(xù)變形組織的觀察,對(duì)置氫影響合金高溫變形行為的機(jī)理進(jìn)行了分析。熱模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,溫度升高時(shí)合金流變應(yīng)力下降明顯,而相同溫度條件下置氫對(duì)合金高溫變形時(shí)流動(dòng)應(yīng)力影響顯著,總體上隨著置氫量的增加合金流動(dòng)應(yīng)力不斷降低,峰值應(yīng)力降低幅度可達(dá)30-40%。對(duì)變形組織進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)Ti-44Al-6Nb-1Cr合金和二元合金的變形機(jī)理有很大差別。Ti-44Al-6Nb-1Cr合金變形時(shí)主要依靠B2相的協(xié)調(diào)作用,氫提高其高溫塑性機(jī)理主要是因?yàn)闅渥鳛棣孪喾�(wěn)定元素使合金中B2相含量增加,合金滑移系增多,變形協(xié)調(diào)性能增強(qiáng)。TiAl二元合金無(wú)B2相存在,變形時(shí)主要依靠γ相位錯(cuò)的滑移和遷移,變形初期變形抗力較大,主要通過(guò)進(jìn)入動(dòng)態(tài)軟化階段時(shí)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶進(jìn)行變形協(xié)調(diào)。對(duì)Ti-44Al合金深入分析發(fā)現(xiàn),置氫對(duì)二元合金的高溫增塑主要體現(xiàn)在對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的促進(jìn)作用上。置氫對(duì)再結(jié)晶形核和長(zhǎng)大都有利,使再結(jié)晶過(guò)程提前,變形時(shí)的峰值應(yīng)力下降。另外置氫還可以促進(jìn)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),綜合作用下實(shí)現(xiàn)了高溫增塑。
【關(guān)鍵詞】：TiAl合金 固態(tài)置氫 組織演化 力學(xué)性能 增塑機(jī)理
【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
【分類號(hào)】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9
• 1.2 TiAl基合金研究現(xiàn)狀9-12
• 1.3 置氫技術(shù)理論基礎(chǔ)及置氫方式簡(jiǎn)介12-14
• 1.3.1 氫在鈦及鈦鋁合金中的特性研究12-13
• 1.3.2 置氫工藝13-14
• 1.4 置氫技術(shù)研究現(xiàn)狀14-20
• 1.4.1 置氫對(duì)Ti及TiAl合金組織研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 置氫對(duì)Ti及TiAl合金室溫性能研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.3 置氫對(duì)Ti及TiAl合金高溫性能影響18-20
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 試驗(yàn)材料及研究方法22-27
• 2.1 研究方案22
• 2.2 試驗(yàn)材料22-23
• 2.3 置氫處理試驗(yàn)過(guò)程23-25
• 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備24
• 2.3.2 置氫實(shí)驗(yàn)24-25
• 2.4 組織觀察25-26
• 2.4.1 金相顯微組織觀察（OM）25
• 2.4.2 X射線衍射分析（XRD）25-26
• 2.4.3 掃描電鏡組織觀察（SEM）26
• 2.4.4 電子背散射衍射分析（EBSD）26
• 2.4.5 透射電鏡組織觀察（TEM）26
• 2.5 力學(xué)性能測(cè)試26-27
• 2.5.1 室溫硬度及室溫壓縮實(shí)驗(yàn)26
• 2.5.2 熱模擬實(shí)驗(yàn)26-27
• 第3章 TiAl合金固態(tài)置氫工藝27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 固態(tài)置氫工藝27-33
• 3.2.1 置氫時(shí)間對(duì)置氫量的影響27-29
• 3.2.2 氫流量對(duì)置氫量的影響29-30
• 3.2.3 置氫溫度對(duì)置氫量的影響30-31
• 3.2.4 不同TiAl合金置氫量的不同31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 氫對(duì)TiAl合金室溫組織及性能的影響34-47
• 4.1 引言34
• 4.2 置氫前后微觀組織分析34-44
• 4.2.1 Ti-44Al-6Nb-1Cr置氫前后組織分析34-37
• 4.2.2 二元TiAl合金置氫前后微觀組織分析37-44
• 4.3 置氫前后XRD物相分析44-45
• 4.4 置氫前后室溫力學(xué)性能分析45-46
• 4.4.1 顯微硬度分析45
• 4.4.2 室溫塑性分析45-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第5章 氫對(duì)鈦鋁合金高溫變形行為的影響47-64
• 5.1 引言47
• 5.2 置氫對(duì)TiAl合金高溫變形行為影響47-52
• 5.2.1 宏觀壓縮試樣觀察47-48
• 5.2.2 置氫對(duì)流動(dòng)應(yīng)力影響48-52
• 5.3 Ti-44Al-6Nb-1Cr高溫塑性變形機(jī)制52-56
• 5.3.1 置氫對(duì)四元鑄態(tài)合金高溫變形的影響52-54
• 5.3.2 置氫對(duì)四元定向合金高溫變形的影響54-56
• 5.4 二元TiAl合金高溫塑性變形機(jī)制56-62
• 5.4.1 置氫對(duì)Ti-48Al合金高溫變形的影響56
• 5.4.2 置氫對(duì)Ti-44Al合金高溫變形的影響56-58
• 5.4.3 置氫影響二元TiAl合金塑性的機(jī)理研究58-62
• 5.5 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70

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本文編號(hào)：893348