Hf、Si合金化及热处理对TiAl合金组织细化作用研究

发布时间：2017-08-29 19:09

  本文关键词：Hf、Si合金化及热处理对TiAl合金组织细化作用研究

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【摘要】：铸态Ti Al合金组织存在柱状晶粗大,脆性大,室温塑性差等问题,为了细化Ti Al合金显微组织,提高综合力学性能,本文选择向Ti Al合金添加元素Hf、Si以期达到细化目的。并将合金化后的Ti Al合金进行双温热处理,使其层片均匀细小。这分别讨论了含Hf、Si的Ti Al三元合金凝固组织特征。Hf的加入使柱状晶细化,含Hf的Ti Al合金中出现了点状和条状的B2相。B2相是促进晶核形成的原因。当Hf的添加量大于5%时。晶粒细化趋势明显,点状B2相数量增多,明显的促进大量晶核形成,Hf偏聚枝晶干。在研究含Si的Ti Al三元合金中,发现了具有细化作用的Ti5Si3相,Ti5Si3相抑制α晶粒长大,促进等轴晶转变。同时研究了含Hf、Si的四元Ti Al合金凝固组织特征。当Si含量为0.5%时,随着Hf的加入,合金中柱状晶区的粗大柱状晶向细枝晶转变,当Hf的含量为7%时,随着Si的加入,合金中柱状晶区由细枝晶过渡到出现有利于力学性能提高的大量的等轴晶。该四元合金中晶间分布着大量B2相与Ti5Si3相,Hf的偏聚从枝晶干转移到了枝晶间,起到稳定B2相与Ti5Si3相的作用。对Ti-46Al-(3,5,7)Hf进行双温热处理,讨论不同固溶工艺,不同回火工艺对最终回火组织的影响,以期获取最佳双温热处理工艺。实验研究表明:经过1380℃,1h的淬火工艺后再经过1280℃,3h的回火工艺,可以得到均匀细小的层片组织。用所得出的最佳热处理工艺应用到含Hf、Si的四元合金中,发现Hf与Si对热处理进程的影响相反。Si的加入提高了相变点,阻碍了热处理进程。
【关键词】：Ti-46Al 合金化 双温热处理 片层组织
【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】：TG166.5;TG146.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-26
• 1.1 课题的研究背景及目的意义8-10
• 1.2 TiAl合金国内外研究现状10-18
• 1.2.1 TiAl合金的研究历程11
• 1.2.2 TiAl合金的相组成11-12
• 1.2.3 TiAl合金中的相、组织同性能的关系12-15
• 1.2.4 TiAl合金的成形方法15-18
• 1.3 合金化元素的作用18-22
• 1.3.1 二合金化元素对Ti Al合金的影响19-22
• 1.4 热处理22-25
• 1.4.1 淬火-回火-时效处理22-23
• 1.4.2 双温热处理23
• 1.4.3 循环热处理23-25
• 1.5 本文主要研究内容25-26
• 第2章 实验材料与方法26-30
• 2.1 实验材料及合金成分的选择26-27
• 2.2 实验方案27
• 2.3 合金锭的制备和处理27-29
• 2.4 热处理工艺29-30
• 第3章 含Hf、Si的TiAl基合金的凝固组织30-52
• 3.1 二元合金Ti-46Al的铸态组织30-32
• 3.1.1 X射线衍射分析30-31
• 3.1.2 宏观组织分析31-32
• 3.1.3 微观组织分析32
• 3.2 元素Hf对Ti-46Al基合金的组织细化32-40
• 3.2.1 合金X射线衍射分析33-34
• 3.2.2 含Hf的TiAl基合金宏观组织特征34-35
• 3.2.3 微观组织构成及析出相35-40
• 3.3 元素Si对Ti-46Al基合金的组织细化40-45
• 3.3.1 合金X射线衍射分析41-42
• 3.3.2 含Si的TiAl合金的光学显微分析42-44
• 3.3.3 显微组织与析出相44-45
• 3.4 元素Hf与Si对Ti-46Al基合金的综合细化作用45-50
• 3.4.1 显微组织与析出相46-47
• 3.4.2 Ti-46Al-7Hf-ySi(y=1.0,1.5,2.0)的宏观组织与光学显微分析47-49
• 3.4.3 Ti-46Al-x Hf-ySi的显微组织SEM分析49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第4章 热处理工艺对Ti-Al合金凝固组织的影响52-66
• 4.1 热处理的选取与工艺参数的制定52-53
• 4.2 Ti-Al合金淬火组织53-58
• 4.2.1 铸态Ti Al合金与Ti Al淬火组织的对比53
• 4.2.2 固溶工艺参数对淬火组织的影响53-58
• 4.3 固溶工艺参数对Ti-46Al-7Hf合金最终回火片层组织的影响58-61
• 4.3.1 固溶温度对Ti-46Al-7Hf合金最终回火片层组织的影响58-59
• 4.3.2 固溶时间对Ti-46Al-7Hf合金最终回火片层组织的影响59-61
• 4.4 回火工艺对Ti-46Al-7Hf最终回火片层组织的影响61-63
• 4.5 回火工艺对Ti-46Al-7Hf最终回火片层组织的影响63-65
• 4.5.1 合金化元素Hf对最终回火片层的影响63-64
• 4.5.2 合金化元素Si对最终回火片层的影响64-65
• 4.6 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 彭超群,黄伯云;TiAl基合金在快速加热循环热处理过程中的结构失稳[J];稀有金属材料与工程;2004年04期

2 董利民,崔玉友,杨锐;B和C对铸造TiAl基合金宏观和显微组织的影响[J];金属学报;2002年06期

3 李宝辉;陈玉勇;孔凡涛;;Y对TiAl合金显微组织及性能的影响[J];特种铸造及有色合金;2006年12期

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本文编号：754932