β凝固TiAl合金挤压变形组织与力学性能研究
发布时间：2020-12-30 02:40
β凝固TiAl合金具有在600-850℃高温保持高比强度、比模量,优异的抗蠕变和断裂韧性性能,良好的阻燃性等潜质,有望取得广泛应用。目前,以TNM（Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B,原子分数）合金为代表的β凝固TiAl合金通过锻造工艺制备的低压涡轮叶片成功应用在GTF（Geared Turbofan）发动机上。从热变形的特性分析,三向应力条件下包套挤压比锻造加工更适合γ-TiAl合金变形,能获得合金最佳综合性能,但国内外相关研究较少。虽然国外在对TNM的热变形领域取得一定进展,但由于变形参数严格保密,国内研究必须进一步探索。传统γ-TiAl合金挤压变形会导致挤压制品的各向异性较大、加工成本高、材料利用率低等缺点,因此,本文采用包套热挤压工艺制备TNM合金方形棒材,分析了其显微组织和拉伸性能,并研究了不同退火温度、时间和冷却速率的热处理工艺对方形棒材的显微组织和拉伸性能影响,着重分析了不同状态下方棒组织晶界相特征和750℃持久性能,得到如下主要结论:包套热挤压变形制备了 TNM合金方形棒材,方棒变形组织为近片层组织,主要由（α2+γ）片层晶粒、晶界γ相和β0相组成。片层晶粒破...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２Ｙ－ＴｉＡｌ合金的应用实例：（ａ）ＧＥｎｘ发动机上的ＴｉＡｌ低压涡轮叶片Ｉ＇?（ｂ）中国科学院??金属研宄所制造的Ｙ＿ＴｉＡｌ合金低压涡轮叶片精密铸件Ｗ??
?第１章绪论???金属研宄所为罗罗公司研制的离心精密铸造ＴｉＡｌ低压涡轮叶片在Ｔｒｅｎｔ?ＸＷＢ发??动机上完成覆盖一个大修周期的１７５０次模拟飞行循环考核实验，并于２０１９年成??功交付使用，如图１．２ｂ所示［３］。图１．３为ＴｉＡｌ应用的树脉图，可以清晰地反映出??其应用的兴起进程，但丫－ＴｉＡｌ合金也存在金属间化合物的固有缺陷，如组织随合??金成分的敏感性，室温脆性和加工难度高等［１Ｑ］。??（ａ）?（ｂ）?＿??纏膏｜??图１．２Ｙ－ＴｉＡｌ合金的应用实例：（ａ）ＧＥｎｘ发动机上的ＴｉＡｌ低压涡轮叶片Ｉ＇?（ｂ）中国科学院??金属研宄所制造的Ｙ＿ＴｉＡｌ合金低压涡轮叶片精密铸件Ｗ??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｙ－ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙ：?（ａ）?ＴｉＡｌ?ｌｏｗ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｂｌａｄｅ?ａｔ??ＧＥｎｘ?ａｉｒｃｒａｆｔ?ｅｎｇｉｎｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ?ｃａｓｔｉｎｇ?ａｔ?ｔｈｅ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｍｅｔａ里??Ｒｅｓｅａｒｃｈ，?ＣＡＳ??＾／ｌ＾９?２０＾２??１９７４?２０１１?２０１６?２０１９?Ｙｅａｒｓ??图１．３?ＴｉＡｌ合金的应用进展??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙ??１．１．２?ＴｉＡｌ的基本相组成??在ＴｉＡｌ金属间化合物中，最为广泛关注的ｙ－ＴｉＡｌ合金是以Ｙ?（ＴｉＡｌ）为基底相??和ｃｔ２（Ｔｉ３Ａｌ）为主要相组成的。图１．４为两相的晶体结构不意图［｜］。ｙ相为有序面??心立方（ＬＩｇ）结构，空间
?第Ｉ章绪论???相关系［＂】：?＿?＿??（０００１）ａ２／／｛ｌｌｌ｝Ｙ，＜?１１２０?＞？２／／＜?ｌｌｏ?＞Ｙ??由于Ｙ相的ｃ／ａ关１，（１１１＼晶面上的［ｌＩ〇］、［１０１］和［０１１］方向不属于同一晶向族，??故Ｙ相与ａ２相的界面取向存在６种关系，而相邻ｙ相之间的界面也存在３种不??同的取向［１２１。??（ａ）?（ｂ）??ｎｏ”?［ｏｏｕ?。?＿??翻截??［１００］?Ｎ?ａ?ｗ?ｃｎ２０］?＾?Ｈ??？?Ｔ丨〇Ａｌ??图１．４ＴｉＡ丨合金中的基本相：（ａ）正交立方Ｙ（ＴｉＡＩ）相，（ｂ）密排六方ａ２（Ｔｉ３ＡＩ＞相ＨＩ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｂａｓｉｃ?ｐｈａｓｅｓ?ｏｆ?ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙｓ：?（ａ）?ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ?ｙ?（ＴｉＡＩ）?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｈｅｘａｇｏｎａｌ?（Ｔ１３ＡＩ）??ｐｈａｓｅ??１．２?ＴｉＡｌ的设计??１．２．１?ＴｉＡｌ的相图与相变??在过去四十多年的研宄中，前人总结出大量的Ｔｉ－Ａｌ二元相图，但关于Ｙ相??区边界的准确位置等诸多问题仍存在较大争议［１３］。目前广泛应用的Ｔｉ－Ａｌ二元相??图是由Ｓｃｈｕｓｔｅｒ和Ｐａｌｍ在２００６年给出的，如图１．５所示［１４］。该图归纳了?３７０余??篇相关学者研究成果，能够较为准确的反映出Ｔｉ－Ａｌ二元系合金的各相与相变规??律。由图可知，合金的凝固路径主要由Ａ１含量决定。??１．当Ａ１含量（原子百分比）小于４４．６％，合金从液相冷却只经过Ｐ单相区凝??固，待Ｐ相完全生成后进行后续的固态转变生成ａ相，即Ｌ—ｐ—（ｐ＋ｃ〇。??ａ相从（３相析出，两者遵循Ｂｕｒｇｅｒｓ位相关系［１５］
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐. 金属学报. 2015(02)
[2]Ti-45.5A1-2Cr-2Nb-0.15B合金热挤压组织与拉伸性能研究[J]. 刘仁慈,王震,刘冬,柏春光,崔玉友,杨锐. 金属学报. 2013(06)
[3]Temperature distribution for controlled-dwell extrusion of γ-TiAl[J]. 刘冬,柏春光,崔玉友,杨锐. Journal of Central South University of Technology(English Edition). 2005(03)
[4]TiAl基合金排气阀的研制和应用前景[J]. 欧阳鸿武,刘咏,贺跃辉,黄伯云. 材料导报. 2003(04)
博士论文
[1]高Nb-TiAl合金中有序ω相相变规律的研究[D]. 宋霖.北京科技大学 2015
本文编号：2946817
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２Ｙ－ＴｉＡｌ合金的应用实例：（ａ）ＧＥｎｘ发动机上的ＴｉＡｌ低压涡轮叶片Ｉ＇?（ｂ）中国科学院??金属研宄所制造的Ｙ＿ＴｉＡｌ合金低压涡轮叶片精密铸件Ｗ??
?第１章绪论???金属研宄所为罗罗公司研制的离心精密铸造ＴｉＡｌ低压涡轮叶片在Ｔｒｅｎｔ?ＸＷＢ发??动机上完成覆盖一个大修周期的１７５０次模拟飞行循环考核实验，并于２０１９年成??功交付使用，如图１．２ｂ所示［３］。图１．３为ＴｉＡｌ应用的树脉图，可以清晰地反映出??其应用的兴起进程，但丫－ＴｉＡｌ合金也存在金属间化合物的固有缺陷，如组织随合??金成分的敏感性，室温脆性和加工难度高等［１Ｑ］。??（ａ）?（ｂ）?＿??纏膏｜??图１．２Ｙ－ＴｉＡｌ合金的应用实例：（ａ）ＧＥｎｘ发动机上的ＴｉＡｌ低压涡轮叶片Ｉ＇?（ｂ）中国科学院??金属研宄所制造的Ｙ＿ＴｉＡｌ合金低压涡轮叶片精密铸件Ｗ??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｅｘａｍｐｌｅ?ｏｆ?ｙ－ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙ：?（ａ）?ＴｉＡｌ?ｌｏｗ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｕｒｂｉｎｅ?ｂｌａｄｅ?ａｔ??ＧＥｎｘ?ａｉｒｃｒａｆｔ?ｅｎｇｉｎｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｂｙ?ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ?ｃａｓｔｉｎｇ?ａｔ?ｔｈｅ?Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ?ｏｆ?Ｍｅｔａ里??Ｒｅｓｅａｒｃｈ，?ＣＡＳ??＾／ｌ＾９?２０＾２??１９７４?２０１１?２０１６?２０１９?Ｙｅａｒｓ??图１．３?ＴｉＡｌ合金的应用进展??Ｆｉｇ．?１．３?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙ??１．１．２?ＴｉＡｌ的基本相组成??在ＴｉＡｌ金属间化合物中，最为广泛关注的ｙ－ＴｉＡｌ合金是以Ｙ?（ＴｉＡｌ）为基底相??和ｃｔ２（Ｔｉ３Ａｌ）为主要相组成的。图１．４为两相的晶体结构不意图［｜］。ｙ相为有序面??心立方（ＬＩｇ）结构，空间
?第Ｉ章绪论???相关系［＂】：?＿?＿??（０００１）ａ２／／｛ｌｌｌ｝Ｙ，＜?１１２０?＞？２／／＜?ｌｌｏ?＞Ｙ??由于Ｙ相的ｃ／ａ关１，（１１１＼晶面上的［ｌＩ〇］、［１０１］和［０１１］方向不属于同一晶向族，??故Ｙ相与ａ２相的界面取向存在６种关系，而相邻ｙ相之间的界面也存在３种不??同的取向［１２１。??（ａ）?（ｂ）??ｎｏ”?［ｏｏｕ?。?＿??翻截??［１００］?Ｎ?ａ?ｗ?ｃｎ２０］?＾?Ｈ??？?Ｔ丨〇Ａｌ??图１．４ＴｉＡ丨合金中的基本相：（ａ）正交立方Ｙ（ＴｉＡＩ）相，（ｂ）密排六方ａ２（Ｔｉ３ＡＩ＞相ＨＩ??Ｆｉｇ．?１．４?Ｂａｓｉｃ?ｐｈａｓｅｓ?ｏｆ?ＴｉＡｌ?ａｌｌｏｙｓ：?（ａ）?ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ?ｙ?（ＴｉＡＩ）?ｐｈａｓｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ｈｅｘａｇｏｎａｌ?（Ｔ１３ＡＩ）??ｐｈａｓｅ??１．２?ＴｉＡｌ的设计??１．２．１?ＴｉＡｌ的相图与相变??在过去四十多年的研宄中，前人总结出大量的Ｔｉ－Ａｌ二元相图，但关于Ｙ相??区边界的准确位置等诸多问题仍存在较大争议［１３］。目前广泛应用的Ｔｉ－Ａｌ二元相??图是由Ｓｃｈｕｓｔｅｒ和Ｐａｌｍ在２００６年给出的，如图１．５所示［１４］。该图归纳了?３７０余??篇相关学者研究成果，能够较为准确的反映出Ｔｉ－Ａｌ二元系合金的各相与相变规??律。由图可知，合金的凝固路径主要由Ａ１含量决定。??１．当Ａ１含量（原子百分比）小于４４．６％，合金从液相冷却只经过Ｐ单相区凝??固，待Ｐ相完全生成后进行后续的固态转变生成ａ相，即Ｌ—ｐ—（ｐ＋ｃ〇。??ａ相从（３相析出，两者遵循Ｂｕｒｇｅｒｓ位相关系［１５］
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛铝金属间化合物的进展与挑战[J]. 杨锐. 金属学报. 2015(02)
[2]Ti-45.5A1-2Cr-2Nb-0.15B合金热挤压组织与拉伸性能研究[J]. 刘仁慈,王震,刘冬,柏春光,崔玉友,杨锐. 金属学报. 2013(06)
[3]Temperature distribution for controlled-dwell extrusion of γ-TiAl[J]. 刘冬,柏春光,崔玉友,杨锐. Journal of Central South University of Technology(English Edition). 2005(03)
[4]TiAl基合金排气阀的研制和应用前景[J]. 欧阳鸿武,刘咏,贺跃辉,黄伯云. 材料导报. 2003(04)
博士论文
[1]高Nb-TiAl合金中有序ω相相变规律的研究[D]. 宋霖.北京科技大学 2015
本文编号：2946817
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2946817.html
教材专著
