氧化钇铸型定向凝固TiAl基合金组织与性能研究

发布时间：2021-04-24 17:30

　　作为一种典型的有序金属间化合物,TiAl基合金以其密度小、比强度高和优异的耐热性能而成为新一代的航空航天结构材料。但是其室温塑性低和加工性差,限制了其进一步的发展和应用。陶瓷铸型定向凝固技术是唯一的一种既可以控制片层取向进而提高性能,又可以满足形状要求的工艺。但是,目前存在铸型对合金污染严重及制备的试样形状单一等问题。本文通过结合电磁冷坩埚直接感应加热技术和陶瓷铸型开发了一种旨在降低铸型污染的新型定向凝固技术。本文采用两种加热方式（常用的感应-石墨间接加热和电磁冷坩埚感应加热）的定向凝固工艺,在不同工艺参数下制备了具有不同横截面形状的TiAl基合金铸锭。将采用感应-石墨间接加热方式所制备的试样作为参照组,结合电磁场和温度场特征,分析和确定新型定向凝固工艺制备试样的组织特征。同时,系统地研究了工艺参数及铸型横截面形状变化对定向凝固试样组织和性能的影响,这对后续TiAl基合金定向凝固工艺优化和实际应用具有重要意义。通过对两种不同加热方式定向凝固过程及组织演变分析,发现电磁冷坩埚感应加热方式所制备的定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金的典型微观组织与感应-石墨间接加热制备试样的组织相似... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：136 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 TiAl基合金研究现状
        1.2.1 TiAl基合金研究背景
        1.2.2 TiAl基合金的研究进展
        1.2.3 TiAl基合金合金成分
    1.3 定向凝固TiAl基合金
        1.3.1 TiAl基合金定向凝固方法
        1.3.2 陶瓷铸型定向凝固TiAl基合金研究现状
        1.3.3 定向凝固TiAl基合金组织
        1.3.4 定向凝固TiAl基合金的力学性能
    1.4 陶瓷铸型定向凝固TiAl基合金存在的问题
    1.5 研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 研究路线
    2.2 合金的成分选择及制备
    2.3 铸型的选择及制备
    2.4 实验方法
        2.4.1 采用感应-石墨间接加热的定向凝固实验
        2.4.2 采用电磁冷坩埚感应加热的定向凝固实验
        2.4.3 定向凝固工艺参数
        2.4.4 温度参数的测量及控制
        2.4.5 分析测试方法
第3章 氧化钇铸型定向凝固TiAl基合金工艺方法研究
    3.1 引言
    3.2 采用两种加热方式的定向凝固工艺的电磁场和温度场特征
        3.2.1 电磁场特征
        3.2.2 温度场特征
    3.3 两种加热方式所制备的Ti-45Al-2Cr-2Nb合金组织特征
        3.3.1 Ti-45Al-2Cr-2Nb合金的定向凝固组织
2O₃颗粒的形成机理">        3.3.2 定向凝固组织中Y₂O₃颗粒的形成机理
        3.3.3 加热方式对定向凝固组织的影响
    3.4 本章小结
第4章 工艺参数对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金组织和性能的影响
    4.1 引言
    4.2 工艺参数对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金组织的影响
        4.2.1 工艺参数对柱状晶的影响
        4.2.2 工艺参数对片层组织的影响
2O₃颗粒的影响">        4.2.3 工艺参数对B2相和Y₂O₃颗粒的影响
        4.2.4 工艺参数对定向凝固组织演变的影响机理
    4.3 工艺参数对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金性能的影响
        4.3.1 工艺参数对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金拉伸性能的影响
        4.3.2 工艺参数对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金断裂韧性的影响
    4.4 本章小结
第5章 铸型横截面形状对定向凝固Ti-45Al-2Cr-2Nb合金组织和性能的影响
    5.1 引言
    5.2 感应-石墨间接加热下铸型横截面形状的影响
        5.2.1 板形试样典型组织
        5.2.2 铸型横截面形状对柱状晶的影响
        5.2.3 铸型横截面形状变化对片层组织的影响
2O₃颗粒的影响">        5.2.4 铸型横截面形状对B2相和Y₂O₃颗粒的影响
        5.2.5 铸型横截面形状对性能的影响
    5.3 电磁冷坩埚感应加热下铸型横截面形状的影响
        5.3.1 铸型横截面形状对流场强度的影响
        5.3.2 铸型横截面形状对柱状晶的影响
        5.3.3 铸型横截面形状对片层组织的影响
2O₃颗粒的影响">        5.3.4 铸型横截面形状对B2相和Y₂O₃颗粒的影响
        5.3.5 铸型横截面形状对性能的影响
    5.4 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
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[2]加热方式对AZ31镁合金定向凝固组织影响研究[J]. 张家齐,李秋书,宋立波,任辉,王永聚.  铸造设备与工艺. 2012(06)
[3]定向凝固Ti-45Al-7Nb合金的组织特征[J]. 闫洁,郑立静,肖志霞,杨莉莉,张虎.  稀有金属材料与工程. 2012(06)
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博士论文
[1]冷坩埚定向凝固Ti-（43-48）Al-2Cr-2Nb合金组织与力学性能[D]. 王永喆.哈尔滨工业大学 2015
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[3]含钇的TiAl基合金显微组织及性能的研究[D]. 李宝辉.哈尔滨工业大学 2007
[4]TiAl二元包晶合金定向凝固组织形成规律研究[D]. 刘畅.哈尔滨工业大学 2007

硕士论文
[1]Er对Ti-47Al-（2,6,10）Nb合金凝固组织和力学性能的影响[D]. 袁银梅.哈尔滨工业大学 2015
[2]Y、Gd、Er影响的Ti-47Al-（2，5）Nb组织和力学性能[D]. 朱燕敏.哈尔滨工业大学 2011
[3]ＳＥＶＮＢ法测试陶瓷材料断裂韧性研究[D]. 胡一文.清华大学 2011
[4]铝镍钴磁性合金（LNG）冷坩埚定向凝固制备工艺研究[D]. 王永喆.哈尔滨工业大学 2010
[5]Ti-45Al包晶合金定向凝固过程中流动对组织的影响[D]. 李庆林.西北工业大学 2007
[6]电磁场对镍基高温合金K403定向凝固组织的影响研究[D]. 许雄.西北工业大学 2005



本文编号：3157769