钛铝合金气雾化及其烧结成形的组织与相结构
发布时间：2024-01-29 12:01
钛铝基合金具有密度低,高温强度高,抗蠕变和抗氧化能力好等特点,可应用于航空航天发动机耐热结构件,在汽车行业也具有广泛的应用前景。但是钛铝合金的低延展率,特别是低室温塑性和成形性较差等难题限制了其在工业领域的规模化应用。为了克服钛铝合金的这些不足,本文采用气雾化方法制备了Ti-48 at.%Al合金粉末,对粉末的凝固组织和相演变进行了实验观察和理论分析。利用放电等离子烧结和热等静压方法进行粉末烧结,并通过热压缩模拟和等温锻造研究了热等静压态钛铝合金的热变形行为及其性能。氩气雾化粉末凝固组织SEM观察表明,形核质点数对凝固组织的影响很大。初始形核数量随着液滴尺寸的增加而增加,且与液滴尺寸近似成对数关系。随着液滴直径的增加,其固/液界面凝固形式由双曲模式转变为同心圆网格模式。将初始形核数作为变量引入牛顿冷却模型,得到了气雾化液滴凝固过程优化模型。并通过数学推导,建立了钛铝合金液滴初始形核过冷度和液滴直径之间的关系。在气雾化过程中,熔融的液流在高速气流作用下被破碎成不同尺寸的细小球形液滴,液滴急剧冷却,快速进入深过冷状态。液滴凝固释放的结晶潜热主要由液滴本身吸收,液滴很快进入再辉阶段。当液滴完...
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 钛铝合金的研究进展
1.2.1 钛铝基合金成分
1.2.2 钛铝合金的显微组织
1.2.3 钛铝合金的性能
1.3 钛铝基合金成形及加工技术进展
1.3.1 铸锭冶金工艺
1.3.2 精密铸造工艺
1.3.3 粉末冶金工艺
1.4 钛铝基合金粉的气雾化法制备
1.4.1 气雾化的特点
1.4.2 气雾化液滴的凝固过程
1.5 钛铝基合金的热变形
1.5.1 等温锻造
1.5.2 包套锻造
1.5.3 热包套挤压
1.5.4 包套轧制
1.6 选题意义及主要研究内容
第2章 材料制备及研究方法
2.1 材料制备方法
2.1.1 粉末制备
2.1.2 热等静压烧结
2.1.3 放电等离子烧结
2.1.4 热模拟压缩实验
2.1.5 等温锻造实验
2.1.6 热处理
2.2 微观组织及成分分析
2.2.1 光学显微分析
2.2.2 扫描电子显微分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 透射电子显微分析
2.3 热分析
2.4 性能测试及分析方法
2.4.1 硬度测试
2.4.2 力学性能测试
第3章 气雾化钛铝合金粉末凝固过程
3.1 前言
3.2 钛铝合金液滴凝固过程的模型建立
3.2.1 钛铝合金粉末凝固形貌特征
3.2.2 雾化气体和液滴的飞行规律
3.2.3 冷却模型
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 过冷度
3.3.2 不同尺寸液滴的凝固过程
3.3.3 初始速度对液滴凝固过程的影响
3.3.4 润湿特性对液滴凝固过程的影响
3.4 凝固过程形貌演变分析
3.4.1 绝对稳定平界面生长
3.4.2 胞晶向树枝晶转变
3.5 本章小结
第4章 气雾化钛铝合金相结构
4.1 前言
4.2 不同尺寸粉末的相结构
4.2.1 细小粉末
4.2.2 中等粒度粉末
4.2.3 粗大粉末
4.3 气雾化钛铝合金凝固过程的相演变
4.3.1 初生相的热力学分析
4.3.2 初生相的动力学分析
4.3.3 粉末的相对相含量
4.4 本章小结
第5章 钛铝合金烧结成形及性能
5.1 前言
5.2 钛铝合金粉末的烧结成形
5.2.1 钛铝合金粉末放电等离子烧结
5.2.2 钛铝合金粉末的热等静压成形
5.3 钛铝合金高温压缩变形行为
5.3.1 高温压缩真应力-真应变曲线
5.3.2 热等静压态钛铝合金热激活能
5.3.3 热等静压态钛铝合金热压缩过程的组织演变
5.4 钛铝合金热加工图及等温锻造
5.4.1 钛铝合金热加工图的建立
5.4.2 钛铝合金的等温锻造
5.4.3 钛铝合金的力学性能
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3888151
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 钛铝合金的研究进展
1.2.1 钛铝基合金成分
1.2.2 钛铝合金的显微组织
1.2.3 钛铝合金的性能
1.3 钛铝基合金成形及加工技术进展
1.3.1 铸锭冶金工艺
1.3.2 精密铸造工艺
1.3.3 粉末冶金工艺
1.4 钛铝基合金粉的气雾化法制备
1.4.1 气雾化的特点
1.4.2 气雾化液滴的凝固过程
1.5 钛铝基合金的热变形
1.5.1 等温锻造
1.5.2 包套锻造
1.5.3 热包套挤压
1.5.4 包套轧制
1.6 选题意义及主要研究内容
第2章 材料制备及研究方法
2.1 材料制备方法
2.1.1 粉末制备
2.1.2 热等静压烧结
2.1.3 放电等离子烧结
2.1.4 热模拟压缩实验
2.1.5 等温锻造实验
2.1.6 热处理
2.2 微观组织及成分分析
2.2.1 光学显微分析
2.2.2 扫描电子显微分析
2.2.3 X射线衍射分析
2.2.4 透射电子显微分析
2.3 热分析
2.4 性能测试及分析方法
2.4.1 硬度测试
2.4.2 力学性能测试
第3章 气雾化钛铝合金粉末凝固过程
3.1 前言
3.2 钛铝合金液滴凝固过程的模型建立
3.2.1 钛铝合金粉末凝固形貌特征
3.2.2 雾化气体和液滴的飞行规律
3.2.3 冷却模型
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 过冷度
3.3.2 不同尺寸液滴的凝固过程
3.3.3 初始速度对液滴凝固过程的影响
3.3.4 润湿特性对液滴凝固过程的影响
3.4 凝固过程形貌演变分析
3.4.1 绝对稳定平界面生长
3.4.2 胞晶向树枝晶转变
3.5 本章小结
第4章 气雾化钛铝合金相结构
4.1 前言
4.2 不同尺寸粉末的相结构
4.2.1 细小粉末
4.2.2 中等粒度粉末
4.2.3 粗大粉末
4.3 气雾化钛铝合金凝固过程的相演变
4.3.1 初生相的热力学分析
4.3.2 初生相的动力学分析
4.3.3 粉末的相对相含量
4.4 本章小结
第5章 钛铝合金烧结成形及性能
5.1 前言
5.2 钛铝合金粉末的烧结成形
5.2.1 钛铝合金粉末放电等离子烧结
5.2.2 钛铝合金粉末的热等静压成形
5.3 钛铝合金高温压缩变形行为
5.3.1 高温压缩真应力-真应变曲线
5.3.2 热等静压态钛铝合金热激活能
5.3.3 热等静压态钛铝合金热压缩过程的组织演变
5.4 钛铝合金热加工图及等温锻造
5.4.1 钛铝合金热加工图的建立
5.4.2 钛铝合金的等温锻造
5.4.3 钛铝合金的力学性能
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：3888151
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