粉末冶金制备TiAl基合金及其高温变形研究

发布时间：2020-06-11 04:56

【摘要】：新型p凝固TiAl基合金具有高比强度、高比刚度、优良的抗氧化性和优良的热变形能力,是一种应用前景广阔的新型高温结构材料。本文设计并制备了Ti-43.5A1-4Nb-1Mo-0.3B(at.%)合金,研究了不同球磨工艺和烧结工艺参数下TiAl基合金的微观组织结构,探索了热处理对p相特征及行为的影响,并研究了该TiAl合金的高温变形行为。对合金粉体的球磨工艺研究表明,添加少量硬脂酸球磨助剂,可提高粉末出粉率；球磨时间对引入的杂质量有重要影响。球磨8h,添加1.2-1.5%的硬脂酸球磨剂后,可获得杂质量少、均匀细小的合金粉末。烧结工艺研究表明,烧结压力为20 MPa时,合金组织基本致密；烧结温度对TiAl合金组织起着控制性的作用,在(α+β)两相区的上段温度1350℃烧结时,获得典型近层片组织；在中间段温度1300℃烧结时,获得双态组织；在下段区1250℃烧结时,则易获得近γ组织。TiAl合金热处理研究表明,对电磁搅拌制粉+1350 ℃/3h/20 MPa获得的TiAl合金,经热处理能显著改善材料的组织均匀性,使B2/γ块状组织逐渐转变成a2/γ层片组织。温度是热处理组织均匀化的主控因素,1100-1160℃/24h长时热处理,B2相可部分消除,使B2相硬度与弹性模量减小；1400 ℃/2h/AC+850℃/6h/AC,B2相可完全消除,组织粗化不严重。TiAl合金在1050-1150℃、0.1-0.002 s-1条件下的热压缩试验表明,TiAl合金是温度、应变速率敏感性材料,材料的流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而降低。利用双曲正弦函数方程拟合了热压缩变形的本构方程,其变形激活能Q=410.376 kJ/mol,应力指数n=3.13。高温变形机制是以α2/γ层片晶团扭折、弯曲、破碎和动态再结晶为主,B2相发生流变、细小γ相动态再结晶协调为辅的变形过程,块状B2相和细小γ相的存在,有利于协调合金a2/γ层片变形。
【图文】：

图１．４为ＴｉＡｌ合金的精密铸件＿。精密铸造分两种技术，即馆模技术［］和永逡逑造［３７］。尽管精密铸造技术工艺简单，但依然不可避免缩孔等铸造缺陷的存在，逡逑铸件的力学性能的提高。另外，ＴｉＡｌ基合金中，活性较高Ｔｉ、Ａ１易与铸模反应，逡逑造技术难以制备成分精确、均匀性好的ＴｉＡｌ基合金，限制了这项技术的应用和逡逑

还要考虑技术上的可行性和生产成本。粉末冶金技术恰恰能粉末冶金使得净成形技术获得ＴｉＡｌ合金产品成为可能，能最大限工和热处理工艺。通过粉末冶金技术还可获得细晶粒组织，并使容易控制。逡逑他制备ＴｉＡｌ合金的方法，采用粉末冶金方法具有以下４个方面的了疏松缩孔、成分偏析等铸造缺陷；逡逑组织均勾细小，良好的力学性能；逡逑添加其他合金元素实现合金化；逡逑复杂构件可实现净成形。逡逑合金的室温本征脆性和复杂的热处理工艺，利用传统的铸徒冶金最终成型产品。而利用粉末冶金＋热等静压技术，则有望可实现Ｔ补其他制备方法生产的缺陷，己成为制备ＴｉＡｌ基合金领域中一项以元素粉末为原料，，懫用热压烧结法在１２００邋°Ｃ和１３００邋°Ｃ制备了合金，合金经过热等静压处理后，可进一步提高组织的均勾性。冶金法成功制备了ＴｉＡｌ合金汽车发动机连杆［ｉＧ］。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF125

【参考文献】

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1 林均品;陈国良;;TiAl基金属间化合物的发展[J];中国材料进展;2009年01期

2 陈玉勇;张树志;孔凡涛;刘祖岩;林均品;;新型β-γTiAl合金的研究进展[J];稀有金属;2012年01期

3 彭超群,黄伯云,贺跃辉;TiAl基合金的工艺-显微组织-力学性能关系[J];中国有色金属学报;2001年04期

本文编号：2707406