NiAl合金反应烧结工艺与高温塑性变形行为研究

发布时间：2017-11-24 20:25

  本文关键词：NiAl合金反应烧结工艺与高温塑性变形行为研究

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【摘要】：航空航天领域日新月异的发展对高温高强合金的需求也与日俱增,传统的Ni基与Co基高温合金通常是在950℃~1000℃的温度下进行使用,已不能满足更高温度的使用需要。金属间化合物兼有金属和陶瓷的优点,具有较高熔点和较高的高温强度,NiAl作为一个B2型金属间化合物,使用温度900℃到1200℃,其密度只有35.86g/cm,约为高温合金的2/3,成为很有潜力的新一代高温结构材料。NiAl的难成形以及室温塑性差的问题阻碍了其应用化进程,迫切需要开展NiAl塑性成形相关研究。本课题采用球形Ni粉及Al粉作为原材料,在球磨机中进行了干态低能球磨混合,不同于机械合金化合过程,本研究仅得到了混合均匀的粉体,并未形成预合金粉末。此过程有效避免了高能球磨过程的不安全,且比机械合金化受氧元素污染程度轻。对混合后的粉体进行了真空热压炉内的反应烧结,进行了烧结温度、保温台阶、保温时间等参数的探究,得到了成分为单相的块体NiAl合金。对烧结材料进行了组织观察及致密度测试,力学性能测试,分析了烧结工艺对NiAl组织形貌及力学性能的影响规律。进行了烧结后的块体材料的高温压缩模拟实验,通过温度从1100℃到1300℃,应变速率从1-1s到-1-3s10变化,得到使用温度下及加工温度下的真实应力应变曲线,得到了压缩过程峰值应力随温度及应变速率变化关系,探究其热加工过程中加工硬化及加热软化的关系,对热压缩前后组织进行对比观察,研究热变形的温度、速率对不同部位晶粒形状影响,得到了不出现裂纹的合适加工区间。探究了温度与应变速率、应力三者之间的本构关系,揭示了高温下的NiAl变形机理。根据高温压缩模拟试验的结果,进行了烧结块体材料的热压炉内挤压试验,进行了挤压后的组织观察及力学性能分析。发现挤压过程对材料的室温及高温力学性能均有提升,尤其对高温延伸率提升明显。对挤压前后材料进行TEM观察,发现挤压前的再结晶组织及低密度位错经挤压后变为高密度位错,并同时伴有平行排列的位错墙,出现明显回复组织特征。进行了带筋结构件的模具设计及高温挤压成形。分析了挤压结构件的组织变化,缺陷成因,提出了工艺改进措施。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V252

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本文编号：1223400