本文關(guān)鍵詞：石墨烯對粉末冶金TiAl合金組織性能的影響

  更多相關(guān)文章： 粉末冶金 TiAl預(yù)合金粉末 放電等離子燒結(jié) 組織性能 熱處理

【摘要】：近年來,Ti Al合金以其優(yōu)異的力學(xué)性能,被認(rèn)為是最有希望代替Ni基合金的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。但其室溫塑性差、難以加工變形,嚴(yán)重阻礙了其在航空航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。粉末冶金可以獲得均勻細(xì)小的顯微組織,可實(shí)現(xiàn)近凈成形,且便于添加合金元素,被認(rèn)為是制備Ti Al合金的重要方法。研究表明,加入合金元素和增強(qiáng)相是改善Ti Al合金力學(xué)性能的有效途徑之一。本文將超薄高強(qiáng)新材料石墨烯加入到Ti Al預(yù)合金粉末中,通過機(jī)械混粉,制備混合粉體,采用放電等離子燒結(jié)工藝制備塊體材料,對燒結(jié)體進(jìn)行熱處理,來改善組織及力學(xué)性能。采用激光散射粒度儀對原始預(yù)合金粉末進(jìn)行粒度分布研究,測量得到預(yù)合金粉末的平均粒徑為171um,粉末多為球形度較好的規(guī)則球形粉末。掃描電鏡結(jié)果顯示,少量粉末出現(xiàn)氣孔和縮松等缺陷,球形粉末表面和內(nèi)部均存在不同的枝晶組織。粉末主要由α2相和γ相組成。將石墨烯按原子比含量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%加入到Ti Al預(yù)合金粉末中,混合得到不同石墨烯含量的混合粉體,研究發(fā)現(xiàn),在20r/min和30r/min交替運(yùn)行,周期為2h,運(yùn)行16h的條件下,混合粉末均勻性最好,混粉過程在氬氣保護(hù)的手套箱中完成。在1250℃/20min/50MPa條件下對混合粉體進(jìn)行放電等離子燒結(jié),得到不同石墨烯含量的Φ60×10mm的燒結(jié)體,致密度在98%以上。未添加石墨烯的燒結(jié)體組織不均勻,由細(xì)小的γ相和較大的α2/γ層片晶團(tuán)組成,其中γ相含量較多,隨著石墨烯加入量的增多,燒結(jié)體組織出現(xiàn)細(xì)化趨勢,并有少量Ti2Al C產(chǎn)生。對燒結(jié)體進(jìn)行力學(xué)性能測試,結(jié)果表明:彎曲強(qiáng)度、耐磨性、硬度均隨著石墨烯加入量的增多呈上升趨勢,加入0.8%石墨烯后燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度由602MPa升高到999MPa,提高了66%;耐磨性有了明顯改善,摩擦系數(shù)由0.6降低到0.4;硬度值由290HV提高到410HV;燒結(jié)體的壓縮強(qiáng)度隨著石墨烯加入量的增多呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢,當(dāng)加入0.8%石墨烯后,燒結(jié)體的壓縮強(qiáng)度由2001MPa提高到2347MPa。不含石墨烯燒結(jié)體在1290℃/4h/爐冷條件下熱處理可得到雙態(tài)組織,隨著石墨烯加入量的增多,組織中層片晶團(tuán)含量增加,且Ti2Al C相量逐漸增多,呈顆粒狀分布在晶界和α2/γ層片組織間,熱處理后的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高再降低趨勢。
【關(guān)鍵詞】：粉末冶金 TiAl預(yù)合金粉末 放電等離子燒結(jié) 組織性能 熱處理
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TiAl合金研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 TiAl合金相圖和晶體結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 TiAl合金的組織11-12
• 1.2.3 TiAl合金性能12-14
• 1.3 提高TiAl合金性能方法14-18
• 1.3.1 熱處理14
• 1.3.2 合金化14-17
• 1.3.3 引入增強(qiáng)相17-18
• 1.4 粉末冶金法制備TiAl合金18-23
• 1.4.1 粉末冶金工藝成形機(jī)理19-20
• 1.4.2 TiAl合金粉末冶金技術(shù)20-21
• 1.4.3 放電等離子燒結(jié)工藝21-23
• 1.5 課題主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法25-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備25-27
• 2.2.1 TiAl預(yù)合金粉末和石墨烯25-26
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)用輔助材料26-27
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27
• 2.3 材料分析及性能測試方法27-31
• 2.3.1 分析方法27-28
• 2.3.2 力學(xué)性能測試28-31
• 第3章TiAl/石墨烯混合粉體的制備31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 TiAl預(yù)合金粉末的粒度、形貌及組織分析31-37
• 3.2.1 TiAl預(yù)合金粉末粒度分析31-32
• 3.2.2 TiAl預(yù)合金粉末的形貌32-33
• 3.2.3 TiAl預(yù)合金粉末顯微組織及相組成33-37
• 3.3 TiAl/石墨烯混合粉體的制備37-41
• 3.3.1 石墨烯與預(yù)合金粉末的混合工藝37-40
• 3.3.2 混合粉體的相組成40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 放電等離子燒結(jié)TiAl合金的組織性能42-62
• 4.1 引言42
• 4.2 混合粉體放電等離子燒結(jié)42-44
• 4.2.1 燒結(jié)工藝42-43
• 4.2.2 燒結(jié)體致密度43-44
• 4.3 燒結(jié)體的組織特征和相組成44-52
• 4.3.1 燒結(jié)體物相分析44-45
• 4.3.2 燒結(jié)體組織分析45-50
• 4.3.3 燒結(jié)體EBSD分析50-52
• 4.4 燒結(jié)體力學(xué)性能52-60
• 4.4.1 石墨烯對TiAl合金硬度的影響52-53
• 4.4.2 石墨烯對TiAl合金室溫壓縮性能的影響53-55
• 4.4.3 石墨烯對TiAl合金抗彎性能的影響55-56
• 4.4.4 石墨烯對TiAl合金摩擦磨損性能的影響56-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第5章 熱處理工藝對TiAl合金組織性能的影響62-71
• 5.1 引言62
• 5.2 熱處理工藝的制定62-64
• 5.3 熱處理對組織性能的影響64-69
• 5.3.1 熱處理過程中組織演變64-66
• 5.3.2 石墨烯對熱處理組織及相組成的影響66-68
• 5.3.3 石墨烯對拉伸性能的影響68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：997781