【摘要】：作為從傳統(tǒng)Ti_3Al合金發(fā)展而來的新型輕質(zhì)高溫合金,Ti_2AlNb基合金由于其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,如高比強(qiáng)度、低密度、較好抗蠕變能力等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為航空航天領(lǐng)域研究學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。傳統(tǒng)制備Ti_2AlNb基合金的方法有鑄造和鑄錠冶金,得到的合金容易出現(xiàn)成分偏析、顯微組織粗大等缺陷,對(duì)后續(xù)成形性能和成形件質(zhì)量有很大的影響。而粉末冶金作為一種制備Ti_2AlNb基合金的新方法,由于其能夠獲得組織均勻、性能良好的合金且成形效率高等優(yōu)點(diǎn)而具有廣闊發(fā)展前景。本文以氣霧化Ti-22Al-25Nb預(yù)合金粉末為研究對(duì)象,首先使用有限元模擬手段對(duì)粉末熱壓燒結(jié)過程進(jìn)行模擬分析,揭示了不同熱壓燒結(jié)條件對(duì)粉末體坯料致密度的影響。根據(jù)模擬結(jié)果選擇1000oC-1150oC的溫度范圍、40MPa壓制壓力、保壓1h的試驗(yàn)參數(shù),對(duì)預(yù)合金粉末進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)試驗(yàn),揭示了熱壓燒結(jié)溫度對(duì)Ti-22Al-25Nb合金顯微組織、相組成及含量、力學(xué)性能等方面的影響。采用等溫?zé)崽幚淼脑囼?yàn)方法,對(duì)熱壓燒結(jié)試樣中B2晶粒的熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究,觀察了不同等溫?zé)崽幚韰?shù)下顯微組織的演變規(guī)律。使用試驗(yàn)所得晶粒尺寸數(shù)據(jù),建立加熱過程中B2相晶粒長大動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)晶粒長大趨勢(shì)進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。通過對(duì)預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間相關(guān)程度分析及誤差分析,對(duì)晶粒長大動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了論證。研究結(jié)果確定了一條合理的制備Ti-22Al-25Nb合金的工藝路線,并為后續(xù)熱處理及熱加工試驗(yàn)奠定了良好基礎(chǔ)。本研究在Marc軟件中建立了準(zhǔn)確的有限元模型,對(duì)粉末體熱壓燒結(jié)成形過程進(jìn)行了模擬計(jì)算。研究了熱壓燒結(jié)過程中粉末顆粒的流動(dòng)規(guī)律,并結(jié)合坯料的應(yīng)力分布及摩擦因素對(duì)熱壓燒結(jié)過程中粉末的流動(dòng)進(jìn)行了分析。設(shè)定不同的壓制壓力、保壓時(shí)間及高徑比進(jìn)行模擬計(jì)算,模擬結(jié)果表明各個(gè)燒結(jié)參數(shù)對(duì)粉末體坯料的致密度及相對(duì)密度分布均有影響。通過數(shù)值模擬手段,為后續(xù)真空熱壓燒結(jié)試驗(yàn)參數(shù)的選擇提供了理論依據(jù)。結(jié)合有限元模擬結(jié)果和Ti-22Al-xNb合金相圖,選定α2+β/B2兩相區(qū)及β/B2單相區(qū)內(nèi)的不同溫度進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)試驗(yàn)。研究結(jié)果表明,不同溫度下得到的燒結(jié)試樣均由等軸B2相、板條狀O相和分布在晶界附近的α2相組成。隨著燒結(jié)溫度的增加,燒結(jié)試樣的致密度逐漸增大,且各相的尺寸及含量均發(fā)生變化,對(duì)燒結(jié)試樣的力學(xué)性能產(chǎn)生了一定影響。結(jié)合微觀組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能發(fā)現(xiàn),1100oC、40MPa下保壓保溫1h為較優(yōu)異的制備Ti-22Al-25Nb合金的工藝參數(shù)。為研究B2晶粒的熱穩(wěn)定性,選擇一系列溫度及保溫時(shí)間對(duì)1100oC燒結(jié)試樣進(jìn)行等溫?zé)崽幚碓囼?yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,Ti-22Al-25Nb合金的顯微組織會(huì)隨著熱處理參數(shù)的變化而發(fā)生演變,隨著加熱溫度的升高及保溫時(shí)間的延長,燒結(jié)試樣中B2相晶粒尺寸逐漸增大,同時(shí)晶粒尺寸均勻度隨之增加。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了Ti-22Al-25Nb合金晶粒長大動(dòng)力學(xué)模型,通過回歸分析獲得了不同加熱溫度下晶粒長大指數(shù)n及不同保溫時(shí)間下晶粒長大激活能Q。通過將模型預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析及誤差分析,證明了模型的準(zhǔn)確性。
【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)】：TF125.22

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳衛(wèi);;真空熱壓燒結(jié)制備Mo10/Cu-Al_2O_3復(fù)合材料及其載流磨損性能研究[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2013年01期

2 楊志強(qiáng);張愛國;劉勇;田保紅;張毅;;真空熱壓燒結(jié)制備TiC10/Cu-Al_2O_3復(fù)合材料及其性能研究[J];熱處理;2013年03期

3 楊志強(qiáng);劉勇;田保紅;張毅;;真空熱壓燒結(jié)制備10vol%TiC/Cu-Al_2O_3復(fù)合材料及熱變形行為研究[J];功能材料;2014年02期

4 鄧華,隋錦;真空熱壓燒結(jié)工藝及設(shè)備在超硬材料制品生產(chǎn)中的應(yīng)用[J];金剛石與磨料磨具工程;2004年03期

5 崔珊;王芬;;氮化鋁陶瓷低溫真空熱壓燒結(jié)研究[J];陶瓷;2010年08期

6 簡學(xué)全;李繼文;謝敬佩;馬竇琴;;Cu-TiN復(fù)合材料的制備方法及性能[J];特種鑄造及有色合金;2012年09期

7 嚴(yán)磊;謝春生;陳立力;;真空熱壓燒結(jié)VC/Cu基復(fù)合材料的研究[J];熱加工工藝;2009年06期

8 田保紅;周洪雷;劉勇;任鳳章;賈淑果;劉平;;真空熱壓燒結(jié)Al_2O_3/Cu-Cr復(fù)合材料的組織與性能[J];特種鑄造及有色合金;2009年02期

9 張曉偉;田保紅;趙瑞龍;劉勇;;真空熱壓燒結(jié)W(50)/Cu-Al_2O_3復(fù)合材料的性能研究[J];熱加工工藝;2010年20期

10 陳立力;謝春生;嚴(yán)磊;;真空熱壓燒結(jié)對(duì)Cu/WC復(fù)合材料性能的影響[J];熱加工工藝;2009年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 宋紫微;稀土元素Y對(duì)粉末冶金制備鈦鋁合金組織和性能的影響[D];西南交通大學(xué);2016年

2 王思秋;Ti-22Al-25Nb合金粉末冶金制備及組織性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 張咪娜;真空熱壓燒結(jié)耐磨自敏涂層組織及其性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2014年

4 黃樂匯;Cu/WC_P功能梯度材料的真空熱壓燒結(jié)工藝與性能研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

5 倪增磊;混合顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能研究[D];河南科技大學(xué);2013年

6 唐琪;Cu-NbSe_2-La_2O_3復(fù)合材料制備及性能研究[D];燕山大學(xué);2013年

7 孫永偉;Mo/Cu-Al_2O_3電接觸材料的研究[D];河南科技大學(xué);2012年

8 王建棟;MoSi_2/Al_2O_3復(fù)合材料燃燒合成與組織性能研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2014年

9 張曉偉;真空熱壓燒結(jié)W/Cu-Al_2O_3復(fù)合材料的制備及熱變形行為研究[D];河南科技大學(xué);2011年

10 胡永輝;合金元素B、Zn、Co對(duì)Laves相MgCu_2合金組織和性能的影響[D];蘭州理工大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2790081