β-γ型TiAl合金组织性能研究

发布时间：2020-11-20 05:03

　　 本实验以典型β-γ型钛铝合金Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B为基本成分(以下简称基体合金),向其中加入β相稳定元素Cr、V、Nb及稀土元素Y进行合金化,探索各合金元素对Ti-44Al-4Nb-1Mo-0.1B合金组织、高温抗氧化性及硬度方面的影响。所得实验结果如下:(1)所有合金的组织均由层片团和B_2相组成,β相稳定元素的加入,使合金的层片团得到细化,含3Cr合金晶粒最小,未合金化的基体合金晶粒最大;(2)经过均匀化处理,层片团间的B_2相发生分解,各合金呈不同的组织状态,未合金化基体合金为近双态组织,含1Cr合金为全片层组织,含1V合金为双态组织,含0.1Y合金为双态组织,6Nb为近双态组织,说明Cr合金元素均可以降低了基体合金的Tα温度,对于此合金Nb元素对Tα温度并无很大影响,Y、V元素则相对提升Tα温度;(3)几种合金化元素中,Nb和Y对合金的高温抗氧化性提升作用明显,Cr、V降低合金的高温抗氧化性。含8Nb合金高温抗氧化能力最强,含0.3Y合金高温抗氧化性其次,含3V合金的高温抗氧化性最差;含3Cr合金硬度最高,含0.3Y合金硬度最低;(4)所研究的几种合金中,Cr、V的加入恶化了基体合金的高温抗氧化性,Y和Nb改善了合金的高温抗氧化性,综合高温抗氧化性和硬度测试,Y和Nb合金化后的合金具有继续研究价值。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.23
【部分图文】：

孔凡涛等人采用包套锻造技术对 Ti-43Al-9V-0.3Y 进行了锻造，并金进行轧制，利用高温下β相变形抗力低，易于高温变形的性质成功的制合金板材，是当时国内最大的 TiAl 合金板。TiAl 合金的组织与性能TiAl 合金中常见的组织 TiAl 合金中存在两种常见的 TiAl 间金属化合物：Ti3Al 及 TiAl。其中 Ti3α2-Ti3Al 相。α2-Ti3Al 相呈六方结构，根据 TiAl 相图，在 Al 含量为 20at%2-Ti3Al 相单独析出。TiAl 化合物为γ-TiAl 相，呈现四方的 L10有序结构，在50at%-58at%时单独析出。由γ-TiAl 和α2-Ti3Al 相组成的γ钛铝化合物已成为温合金的材料[19]。由于合金组织受外界影响较大，因此在合金凝固过程中的双相组织。如图为两种常见的双相组织：双态组织和全片层组织。其中轴γ相和α2+γ片层组织混合组成。全片层组织则由α2-Ti3Al 与γ-TiAl 交替排a b

6(a) 近γ组织 (b) 双态组织 (c) 近层片状组织 (d) 全层片状组织图 1.2 热处理后的四种典型组织合金中其中常见的组织包括双态组织(Duplex)，近γ组织(Near Gr Lamellar)以及全片层组织(Full Lamellar)，四种组织的特性如下组织(Duplex)：TiAl 合金在α+γ两相区退火可得到双态组织。由成，晶粒尺寸一般较小，在（10~40μm 之间）。组织(Near Gamma)：TiAl 合金在略高于 Te 温度进行退火，经空，由等轴γ晶粒+细小的α2相组成，其内非均匀分布等轴晶粒。层组织(Near Lamellar)：TiAl 合金在(α+γ)两相区略低于 Tα温度由γ/α2片层团+少量在分布在片层团间的等轴γ晶粒组成。层组织(Full Lamellar)：TiAl 合金 Tα温度以上，即α单相区进行

用纯钛棒(99.99 wt.%)、纯铝粒(99.99 wt.%)、纯铬块、纯钒粉金颗粒、Al-50Mo 中间合金颗粒、Al-10Y 中间合金颗粒。合金iAl 合金的基本成分范围，Ti-(40-45)Al-(2-7)Nb-(1-9)(Cr，V，M)（at%，文中除特别说明外，涉及的合金成分均是指原子比）为β相稳定元素。根据 TiAl 二元相图，如图 2.1，合金中不同 典型的三种凝固路径如下：at%)<44%有 L→β，全部为β相凝固，不发生包晶反应，此时的相变路径β→β+α→α→α+γ→α2+γat%)=44%~48%要是 L→β以及包晶反应 L+β→α，此时的相变路径如下：β+α→α→α+γ→α2+γat%)>48% L→α，凝固方式变成α相凝固，此时的相变路径如下：α→α+γ→α2+γ
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本文编号：2890993