【摘要】：TiAl金屬間化合物是一類(lèi)很有潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料,其應(yīng)用溫度高達(dá)900℃以上,且具有密度低,硬度高,比強(qiáng)度高等優(yōu)良特性,是現(xiàn)在航空航天以及發(fā)動(dòng)機(jī)方面比較好的高溫結(jié)構(gòu)件替代材料,具有很好的研究前景�，F(xiàn)階段TiAl基合金主要通過(guò)鑄造法制備,該方法制備的TiAl基合金具有縮松、縮孔以及成分偏析等缺陷,采用粉末冶金法制備TiAl基合金可有效避免此類(lèi)缺陷的產(chǎn)生。本文利用純A1粉、TiH_2粉、YH_2粉末,通過(guò)真空熱壓燒結(jié)成功的制備了不同含Y量的Ti-45Al-xY(x=0,0.3,0.8)(at.%)合金,并系統(tǒng)分析了不同真空熱壓燒結(jié)工藝及不同Y含量對(duì)合金的顯微組織(相及組織構(gòu)成)及各項(xiàng)力學(xué)性能(硬度、壓縮、三點(diǎn)彎曲)的影響。研究發(fā)現(xiàn)Ti-45Al-xY(x=0)合金的組織為近片層組織(NL),主要是由大量的γ+α2片層晶團(tuán)和分布于晶團(tuán)之間的等軸γ晶粒構(gòu)成；Ti-45Al-xY(x=0.3,0.8)合金的組織也為近片層組織(NL),主要是由大量的γ+α2片層晶團(tuán)和分布于晶團(tuán)之間的等軸Y晶粒構(gòu)成,以及分布在晶界和片層晶團(tuán)內(nèi)部片層上的YAl_2和Y_2O_3相構(gòu)成。制各合金時(shí)的保溫溫度和保溫時(shí)間對(duì)合金的組織有一定的影響,壓力影響不大。當(dāng)溫度較低時(shí),保溫時(shí)間較短時(shí),提高保溫溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間會(huì)使合金中的組織均勻性提高(等軸γ相減少,α2+γ片層晶團(tuán)增多)；但是保溫溫度較高和保溫時(shí)間較長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致晶粒的長(zhǎng)大。添加Y有阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用。無(wú)論合金是否含Y,隨著保溫溫度的提高,保溫時(shí)間的延長(zhǎng),保壓壓力的增加,合金的致密度得到提升。不含Y合金的性能受以下因素控制：1)晶粒度,2)合金的相的比例和組織均勻性。當(dāng)合金燒結(jié)時(shí)保溫溫度低,保溫時(shí)間比較短時(shí),合金性能的主要控制因素為合金的相的比例和組織均勻性。當(dāng)合金燒結(jié)時(shí)保溫溫度高,保溫時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí),合金性能的主要控制因素為合金的晶粒度。合金的性能隨著保壓壓力的增加而提升。不含Y合金最佳的工藝為：保溫溫度1400℃,保溫時(shí)間90min,保壓壓力42MPa,并控制燒結(jié)過(guò)程中的升溫速率和降溫速率。含Y合金的性能除了受晶粒度、組織均勻性和合金的相的比例影響外,還受Y形成的YAl_2和Y_2O_3相控制。Y的摻雜可以細(xì)化晶粒和片層內(nèi)部層片組織,并起到凈化合金內(nèi)氧的作用。因?yàn)閅的摻雜形成的YAl_2和Y_2O_3相可以釘扎位錯(cuò),阻止片層晶團(tuán)內(nèi)層片的橫向生長(zhǎng),并搶奪合金內(nèi)的O,從而起到細(xì)化和凈化合金組織的作用。加入Y可以將晶粒尺寸細(xì)化到40μm,將片層晶團(tuán)內(nèi)層片細(xì)化到1μm以內(nèi)。隨著Y含量的增加,合金的晶粒和γ+α2片層晶團(tuán)內(nèi)部層片組織得到細(xì)化,合金的性能得到提升。含Y量為0.8%時(shí),合金具有最佳的性能。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TF125.22

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本文編號(hào)：2730114