放电等离子烧结Ti-22Al-25Nb合金的微观组织与力学性能
发布时间：2021-11-08 03:26
Ti2AlNb基合金因其低密度,较高的高温强度、比强度,优良的抗氧化和抗蠕变等突出优点,成为替代镍基高温合金的新型理想的轻质高温结构航空发动机材料。传统铸造制备的Ti2AlNb基合金存在显微组织缺陷,力学性能欠佳,低效率且高成本。此外,Ti、Al、Nb元素的熔点、密度、扩散系数差异大,易发生元素偏析和烧损。放电等离子烧结作为一种近净成形粉末冶金烧结技术,具有升温速度快、烧结时间短以及节能环保等优点,制得的合金具有晶粒细小、组织均匀且无宏观偏析,优异的力学综合性能等特点。本文以气雾化法获得的Ti-22Al-25Nb（at.%）预合金粉末为初始原料,选择950-1200℃温度区间,10-20min保温时间内,35-80MPa压力条件下进行系列的放电等离子烧结试验,制备组织致密、成份均匀的烧结合金,揭示不同烧结参数对烧结合金的相对密度、相组成、显微组织以及力学性能的影响规律,揭示了烧结合金的断裂机制。实验结果表明,烧结温度为950℃,烧结压力为80MPa,保温时间为10min为最佳烧结参数,具有最优的微观组织结构和综合力学性能。其烧结合金相对密度高...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统钛合金的航空组件[2]
a) TA29 合金整体叶盘零件 b) 压气机机闸零件图 1-1 传统钛合金的航空组件[2]表 1-1 我国航空发动机的在役和服役的主要材料[2]长期服役温度/℃ 材料≤400 TC4，TC17，TC19≤450 TC6，TA11≤500 TC11，TA7，TA15，TB12≤550 TA19，TA32，TC25，TF550≤600 TA29，TA33≤700 TD3，Ti2AlNb700-850 TiAl600-800 SiCf/Ti 基复合材料注：TB12 和 TF550 为阻燃钛合金；TD3 为 Ti3Al 基金属间化合物。
现阶段粉末冶金(P/M)技术已经用于 Ti2AlNb 基合金的制备，并且很好的解决了化学成分偏析、组织不均匀等问题。作为 600-750℃温度范围内优异的轻质高温结构材料，金属间化合物 Ti2AlNb 基合金具有低密度、较高的强度、塑韧性好、良好的蠕变抗力和抗氧化性好等综合优点[21]。表 1-2 常见的高温材料性能比较[13,14]合金种类密度/gcm-3弹性模量/GPa 延伸率 δ/% 拉伸强度/MPa屈服强度室温 900℃ 室温 高温/MPaTi 基合金 4.3~4.6 96~100 70~80 5~20 15~50 480~1200 380~1150γ-TiAl 基合金3.76~3.9 160~180 130~150 1~4 10~60 450~800 400~630α2-Ti3Al基合金4.1~4.7 110~145 90~110 2~10 10~20 800~1140 700~900Ti2AlNb基合金5.0~5.8 102~134 90~100 3.5~10 6~14 1000~1500 650~1300Ni 基合金6.0~8.68 206~207 140~150 3~10 10~20 1250~1450 800~1200
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiAl金属间化合物粉末冶金技术研究进展[J]. 周海涛,孔凡涛,陈玉勇. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[2]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[3]金属间化合物Ti2AlNb的高温变形行为和变形机理（英文）[J]. 张钦差,陈明和,王辉,王宁,欧阳金栋,李新孝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[4]定量分析热处理对Ti2AlNb合金显微组织及硬度的影响[J]. 朱斌,曾卫东,江悦,李冬,王伟,张建伟,梁晓波. 材料热处理学报. 2016(01)
[5]Ti2AlNb合金及其焊接技术研究进展[J]. 陈玮,李晋炜,史一宁. 航空制造技术. 2015(17)
[6]Ti-22Al-25Nb合金环形件成形工艺与组织性能关系[J]. 田伟,钟燕,梁晓波,张建伟,曾卫东. 材料热处理学报. 2014(10)
[7]TiAl金属间化合物制备技术的研究进展[J]. 陈玉勇,苏勇君,孔凡涛. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[8]航空发动机用Ti3Al合金和Ti2AlNb合金研制进展[J]. 张建伟,梁晓波,程云君,李世琼. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[9]Ti2AlNb基合金的研究进展[J]. 冯艾寒,李渤渤,沈军. 材料与冶金学报. 2011(01)
[10]Ti-6554钛合金的晶粒长大动力学[J]. 于洋,李成林,惠松骁,叶文君,王韦琪,张平辉,羊玉兰. 中国有色金属学报. 2010(S1)
博士论文
[1]基于三种典型显微组织的Ti-22Al-25Nb合金力学性能研究[D]. 王伟.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]Ti2AlNb基合金TLP连接工艺及接头组织性能研究[D]. 沈丽君.南昌航空大学 2017
[2]Ti2AlNb基合金的显微组织及力学性能研究[D]. 许求喜.南昌航空大学 2017
[3]TC4/Ti22Al25Nb激光焊接工艺与组织性能研究[D]. 马长语.山东大学 2017
[4]粉末冶金制备TiAl基合金及其高温变形研究[D]. 汤华平.大连理工大学 2015
[5]石墨烯对粉末冶金TiAl合金组织性能的影响[D]. 张茜.哈尔滨工业大学 2015
[6]Ti2AlNb基合金三层结构热弯/扩散连接组合工艺[D]. 许鹏宇.哈尔滨工业大学 2014
[7]钛合金及Ti2AlNb金属间化合物板材热成形极限图[D]. 王承鑫.哈尔滨工业大学 2014
[8]Ti2AlNb基合金相变及超塑性变形机理研究[D]. 李少雨.哈尔滨工业大学 2013
[9]低密度Ti2AlNb基合金板材制备及组织与力学性能研究[D]. 李渤渤.哈尔滨工业大学 2011
[10]粉末冶金TiAl基合金的制备与高温压缩变形行为研究[D]. 赵晓红.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3482911
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统钛合金的航空组件[2]
a) TA29 合金整体叶盘零件 b) 压气机机闸零件图 1-1 传统钛合金的航空组件[2]表 1-1 我国航空发动机的在役和服役的主要材料[2]长期服役温度/℃ 材料≤400 TC4，TC17，TC19≤450 TC6，TA11≤500 TC11，TA7，TA15，TB12≤550 TA19，TA32，TC25，TF550≤600 TA29，TA33≤700 TD3，Ti2AlNb700-850 TiAl600-800 SiCf/Ti 基复合材料注：TB12 和 TF550 为阻燃钛合金；TD3 为 Ti3Al 基金属间化合物。
现阶段粉末冶金(P/M)技术已经用于 Ti2AlNb 基合金的制备，并且很好的解决了化学成分偏析、组织不均匀等问题。作为 600-750℃温度范围内优异的轻质高温结构材料，金属间化合物 Ti2AlNb 基合金具有低密度、较高的强度、塑韧性好、良好的蠕变抗力和抗氧化性好等综合优点[21]。表 1-2 常见的高温材料性能比较[13,14]合金种类密度/gcm-3弹性模量/GPa 延伸率 δ/% 拉伸强度/MPa屈服强度室温 900℃ 室温 高温/MPaTi 基合金 4.3~4.6 96~100 70~80 5~20 15~50 480~1200 380~1150γ-TiAl 基合金3.76~3.9 160~180 130~150 1~4 10~60 450~800 400~630α2-Ti3Al基合金4.1~4.7 110~145 90~110 2~10 10~20 800~1140 700~900Ti2AlNb基合金5.0~5.8 102~134 90~100 3.5~10 6~14 1000~1500 650~1300Ni 基合金6.0~8.68 206~207 140~150 3~10 10~20 1250~1450 800~1200
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiAl金属间化合物粉末冶金技术研究进展[J]. 周海涛,孔凡涛,陈玉勇. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[2]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[3]金属间化合物Ti2AlNb的高温变形行为和变形机理（英文）[J]. 张钦差,陈明和,王辉,王宁,欧阳金栋,李新孝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[4]定量分析热处理对Ti2AlNb合金显微组织及硬度的影响[J]. 朱斌,曾卫东,江悦,李冬,王伟,张建伟,梁晓波. 材料热处理学报. 2016(01)
[5]Ti2AlNb合金及其焊接技术研究进展[J]. 陈玮,李晋炜,史一宁. 航空制造技术. 2015(17)
[6]Ti-22Al-25Nb合金环形件成形工艺与组织性能关系[J]. 田伟,钟燕,梁晓波,张建伟,曾卫东. 材料热处理学报. 2014(10)
[7]TiAl金属间化合物制备技术的研究进展[J]. 陈玉勇,苏勇君,孔凡涛. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[8]航空发动机用Ti3Al合金和Ti2AlNb合金研制进展[J]. 张建伟,梁晓波,程云君,李世琼. 钢铁研究学报. 2011(S2)
[9]Ti2AlNb基合金的研究进展[J]. 冯艾寒,李渤渤,沈军. 材料与冶金学报. 2011(01)
[10]Ti-6554钛合金的晶粒长大动力学[J]. 于洋,李成林,惠松骁,叶文君,王韦琪,张平辉,羊玉兰. 中国有色金属学报. 2010(S1)
博士论文
[1]基于三种典型显微组织的Ti-22Al-25Nb合金力学性能研究[D]. 王伟.西北工业大学 2015
硕士论文
[1]Ti2AlNb基合金TLP连接工艺及接头组织性能研究[D]. 沈丽君.南昌航空大学 2017
[2]Ti2AlNb基合金的显微组织及力学性能研究[D]. 许求喜.南昌航空大学 2017
[3]TC4/Ti22Al25Nb激光焊接工艺与组织性能研究[D]. 马长语.山东大学 2017
[4]粉末冶金制备TiAl基合金及其高温变形研究[D]. 汤华平.大连理工大学 2015
[5]石墨烯对粉末冶金TiAl合金组织性能的影响[D]. 张茜.哈尔滨工业大学 2015
[6]Ti2AlNb基合金三层结构热弯/扩散连接组合工艺[D]. 许鹏宇.哈尔滨工业大学 2014
[7]钛合金及Ti2AlNb金属间化合物板材热成形极限图[D]. 王承鑫.哈尔滨工业大学 2014
[8]Ti2AlNb基合金相变及超塑性变形机理研究[D]. 李少雨.哈尔滨工业大学 2013
[9]低密度Ti2AlNb基合金板材制备及组织与力学性能研究[D]. 李渤渤.哈尔滨工业大学 2011
[10]粉末冶金TiAl基合金的制备与高温压缩变形行为研究[D]. 赵晓红.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3482911
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