γ-TiAl基合金蜂窝结构高温挤压及扩散连接

发布时间：2017-11-30 15:20

  本文关键词：γ-TiAl基合金蜂窝结构高温挤压及扩散连接

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【摘要】：Ti Al基合金的轻量化特点突出并且高温使用性能优良,已经成为新一代广受瞩目的高温结构合金之一,但是由于其室温变形能力较低等问题,相关应用仍然受到限制。针对这一现状,本文采用真空热压烧结法加工获得γ-Ti Al基合金块体材料,研究了烧结温度与组织转变的关联性;进行了热压烧结γ-Ti Al基合金的高温热模拟实验,获得了热成形最优参数;进行了蜂窝结构挤压成形实验,对比了成形前后材料的组织转变及性能改善;研究了γ-Ti Al的扩散连接技术,揭示了连接温度和时间对界面形貌及性能的影响;最终实现了蜂窝结构与面板之间的可靠连接,获得了γ-Ti Al基合金的蜂窝中空夹层结构。对Ti-47Al-2Cr-1.8Nb-0.2W-0.15B(at%)预合金粉末在1100-1300℃温度范围内的热压烧结实验研究表明,γ-Ti Al及α2-Ti3Al为烧结成形坯料的主要相组成,组织则主要由等轴γ晶粒及α2/γ片层结构组成,随烧结温度的提高,片层结构尺寸增大,分布均匀性改善,片层结构体积分数在17.8-29.8%范围内变化;同时,力学性能测试表明,温度1250℃,50MPa压力下保温2h获得的烧结块体材料综合性能最优。对热压烧结γ-Ti Al基合金在1050-1250℃温度范围内,0.001s-1,0.01s-1,0.1s-1应变速率下的高温压缩实验研究表明,烧结材料软化过程主要包含动态回复及动态再结晶,1150℃,1200℃,1250℃挤压后材料的变形过程为稳态流变过程,晶粒没有出现长大,且对应初始流动应力较低,σs分别为48.5MPa,24.7MPa,13.3MPa,有利于热加工成形。采用热挤压法在1150℃,1200℃,1250℃温度下加工成形γ-Ti Al基合金蜂窝结构,结果表明,挤压成形后蜂窝结构致密度提高,片层结构出现弯曲和变形,致密度的提高以及片层的弯曲为挤压成形材料综合力学性能提高的主要原因。1150℃挤压蜂窝结构致密度得到改善,由98.7%提升至99.7%,该参数挤压成形材料在950℃,应变速率2.08×10-4时抗拉强度为166.65MPa,延伸率达到192.58%。扩散连接实验温度范围为900-1100℃,研究表明,随扩散温度的升高,保温时间的延长,未焊合孔洞逐渐消失,界面组织越过界面一体化生长并逐渐形成再结晶带状区域,同时界面接合性能逐渐改善。压力30MPa,1000℃保温1.5h,扩散接头焊合率达到95%,宏观变形仅1.5%,剪切强度355MPa,达到母材强度的85%。
【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】：2015
【分类号】：TG146.23

【参考文献】

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本文编号：1239764