熱壓燒結(jié)Ti43.5Al5Nb1V1Y合金高溫變形特性研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-07 02:28
Ti Al基合金具有密度小、比強(qiáng)度高、比剛度高等優(yōu)良特性而備受關(guān)注,成為具有突出研究及應(yīng)用價(jià)值的新一代輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料,在高超音速飛行器及熱防護(hù)材料等方面應(yīng)用前景廣泛。然而其與生俱來的本征脆性及高溫氧化等問題限制了它在大尺寸優(yōu)異薄板等材料方面的應(yīng)用。粉末冶金特別是預(yù)合金粉末技術(shù)可消除鑄造缺陷,為制備薄板提供優(yōu)異原材料,因此,獲得高純低氧球形氣霧化粉末和制備高性能粉末冶金板材是進(jìn)一步擴(kuò)大Ti Al基合金應(yīng)用范圍的關(guān)鍵。本文以氣霧化工藝制備的Ti43.5Al5Nb1V1Y預(yù)合金粉末為原料,采用真空熱壓燒結(jié)進(jìn)行致密化。利用金相顯微鏡（OM）、激光粒度分析儀、配有BSE模式及EDS能譜儀的掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）及X射線衍射儀等分析方法,對氣霧化工藝制備的預(yù)合金粉末顆粒、真空熱壓燒結(jié)組織及高溫變形組織進(jìn)行表征分析,利用Gleeble-3500熱物理模擬試驗(yàn)機(jī)在變形溫度1050℃-1200℃、應(yīng)變速率0.001 s-1-0.5 s-1及變形量50%的條件下對該合金進(jìn)行等溫?zé)釄R縮模擬實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明,氣霧化工藝制備的Ti43.5Al...
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
GE公司應(yīng)用于波音787“夢之機(jī)”的GEnx-1B發(fā)動機(jī)
圖 1-1 GE 公司應(yīng)用于波音 787“夢之機(jī)”的 GEnx-1B 發(fā)動機(jī)Fig.1-1 The General Electric GEnx-1B engine for the Boeing 787 Dreamliner TiAl 基合金組織及結(jié)構(gòu).1 TiAl 合金二元相圖非金屬雜質(zhì)（特別是氧化物）的存在，明顯影響著相平衡，且存在超不活潑相轉(zhuǎn)變鑒定困難等難題，出現(xiàn)多種版本的 TiAl 相圖，最先得究者參考認(rèn)可的相圖是由 Murray 提出的。如圖 1-2 所示為 2006ster 和 Palm 經(jīng)過大量熱力學(xué)試驗(yàn)研究，綜合當(dāng)下與前人知識得到的金二元相圖。盡管對于 TiAl 二元相圖已進(jìn)行了大量研究，但仍存在，探索仍在繼續(xù)。
1.2.1.2 TiAl 基合金組織及結(jié)構(gòu)在 Ti-Al 二元相圖中，根據(jù) Al 的不同原子百分含量，將 Al(at.%)>10 %的TiAl 金屬間化合物稱為 TiAl 基合金，Al(at.%)≥49 %時(shí)的 TiAl 基合金稱為 γ 單相合金，Al(at.%)<49 %時(shí)的 TiAl 基合金稱為(γ+α)雙相合金。在 α 單相區(qū)保溫的兩相 TiAl 合金，經(jīng)空冷或隨爐冷卻后組織完全由片層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，為全片層組織(Fully lamellar, FL)；合金在(γ+α)兩相區(qū)內(nèi)、略低于 Tα溫度熱處理時(shí)(α→α2+γ)，得到由大量 γ/α 片層團(tuán)結(jié)構(gòu)和少量分布于片層間的 γ 晶粒組成，形成近片層組織(Nearly lamellar, NL)；合金在(γ+α)兩相區(qū)內(nèi)，于 α 相和 γ 相體積分?jǐn)?shù)大致相等的溫度進(jìn)行熱處理，經(jīng)空冷或爐冷后，由 γ 晶粒和 γ/α 片層團(tuán)組成的室溫組織，稱為雙態(tài)組織(Duplex structure, DP)；合金在共析點(diǎn) Te 溫度附近進(jìn)行熱處理時(shí)，γ 晶粒生長較快，經(jīng)空冷(AC)或爐冷(FC)得到由等軸狀 γ 晶粒及少量細(xì)小 α2晶粒組成的組織，即近 γ 組織(Equiaxed near gamma, NG)。圖 1-3 所示為四種典型組織的形貌。近年來，普遍認(rèn)為雙態(tài)組織及細(xì)小的全片層組織是具有最佳性能的組織，成為研究者的關(guān)注熱點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hot deformation behavior and microstructural evolution of powder metallurgical TiAl alloy[J]. Na Liu,Zhou Li,Wen-Yong Xu,Yue Wang,Guo-Qing Zhang,Hua Yuan. Rare Metals. 2017(04)
[2]中國霧化制粉技術(shù)現(xiàn)狀簡介[J]. 王建軍. 粉末冶金工業(yè). 2016(05)
[3]γ-TiAl基合金球磨粉放電等離子燒結(jié)行為[J]. 張馳,王巖,趙守鑫,王家文,陳鈺青. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2016(08)
[4]粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金的制備及力學(xué)性能影響因素[J]. 吳杰,徐磊,郭瑞鵬,盧正冠,崔玉友,楊銳. 材料研究學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]鈦鋁金屬間化合物的進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 楊銳. 金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[6]TiAl基合金室溫塑性的影響因素及改善方法[J]. 陳子勇,吳麗娟,周峰,宮子琪,柴麗華,相志磊,聶祚仁. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(09)
[7]TiAl預(yù)合金粉末制備的研究進(jìn)展[J]. 賀衛(wèi)衛(wèi),賈文鵬,楊廣宇,劉海彥,黃瑜,趙培. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2012(04)
[8]微量B對鑄態(tài)TiAl基合金顯微組織及熱變形行為的影響[J]. 李建波,劉詠,王巖,劉彬,楊廣宇. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2012(04)
[9]先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)綜述[J]. 金捷,鐘燕. 航空制造技術(shù). 2012(05)
[10]新型β-γTiAl合金的研究進(jìn)展[J]. 陳玉勇,張樹志,孔凡濤,劉祖巖,林均品. 稀有金屬. 2012(01)
博士論文
[1]高Nb-TiAl合金中有序ω相相變規(guī)律的研究[D]. 宋霖.北京科技大學(xué) 2015
[2]Ti-45Al-10Nb合金的粉末冶金法制備與組織性能研究[D]. 李學(xué)問.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]高Nb-TiAl合金高溫變形及組織性能研究[D]. 張樹志.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]放電等離子燒結(jié)制備鈦鋁基合金及致密化機(jī)理研究[D]. 楊鑫.中南大學(xué) 2012
[5]具有層片組織形態(tài)的TiAl基合金高溫變形行為研究[D]. 張浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[6]TiAl基合金的制備及高溫變形行為研究[D]. 劉彬.中南大學(xué) 2008
碩士論文
[1]ZL114A合金熱變形及熱處理特性研究[D]. 張繼敏.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[2]TiAl基合金熱變形行為及高溫力學(xué)性能研究[D]. 王輝.中南大學(xué) 2011
本文編號：2902451
【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
GE公司應(yīng)用于波音787“夢之機(jī)”的GEnx-1B發(fā)動機(jī)
圖 1-1 GE 公司應(yīng)用于波音 787“夢之機(jī)”的 GEnx-1B 發(fā)動機(jī)Fig.1-1 The General Electric GEnx-1B engine for the Boeing 787 Dreamliner TiAl 基合金組織及結(jié)構(gòu).1 TiAl 合金二元相圖非金屬雜質(zhì)（特別是氧化物）的存在，明顯影響著相平衡，且存在超不活潑相轉(zhuǎn)變鑒定困難等難題，出現(xiàn)多種版本的 TiAl 相圖，最先得究者參考認(rèn)可的相圖是由 Murray 提出的。如圖 1-2 所示為 2006ster 和 Palm 經(jīng)過大量熱力學(xué)試驗(yàn)研究，綜合當(dāng)下與前人知識得到的金二元相圖。盡管對于 TiAl 二元相圖已進(jìn)行了大量研究，但仍存在，探索仍在繼續(xù)。
1.2.1.2 TiAl 基合金組織及結(jié)構(gòu)在 Ti-Al 二元相圖中，根據(jù) Al 的不同原子百分含量，將 Al(at.%)>10 %的TiAl 金屬間化合物稱為 TiAl 基合金，Al(at.%)≥49 %時(shí)的 TiAl 基合金稱為 γ 單相合金，Al(at.%)<49 %時(shí)的 TiAl 基合金稱為(γ+α)雙相合金。在 α 單相區(qū)保溫的兩相 TiAl 合金，經(jīng)空冷或隨爐冷卻后組織完全由片層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，為全片層組織(Fully lamellar, FL)；合金在(γ+α)兩相區(qū)內(nèi)、略低于 Tα溫度熱處理時(shí)(α→α2+γ)，得到由大量 γ/α 片層團(tuán)結(jié)構(gòu)和少量分布于片層間的 γ 晶粒組成，形成近片層組織(Nearly lamellar, NL)；合金在(γ+α)兩相區(qū)內(nèi)，于 α 相和 γ 相體積分?jǐn)?shù)大致相等的溫度進(jìn)行熱處理，經(jīng)空冷或爐冷后，由 γ 晶粒和 γ/α 片層團(tuán)組成的室溫組織，稱為雙態(tài)組織(Duplex structure, DP)；合金在共析點(diǎn) Te 溫度附近進(jìn)行熱處理時(shí)，γ 晶粒生長較快，經(jīng)空冷(AC)或爐冷(FC)得到由等軸狀 γ 晶粒及少量細(xì)小 α2晶粒組成的組織，即近 γ 組織(Equiaxed near gamma, NG)。圖 1-3 所示為四種典型組織的形貌。近年來，普遍認(rèn)為雙態(tài)組織及細(xì)小的全片層組織是具有最佳性能的組織，成為研究者的關(guān)注熱點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Hot deformation behavior and microstructural evolution of powder metallurgical TiAl alloy[J]. Na Liu,Zhou Li,Wen-Yong Xu,Yue Wang,Guo-Qing Zhang,Hua Yuan. Rare Metals. 2017(04)
[2]中國霧化制粉技術(shù)現(xiàn)狀簡介[J]. 王建軍. 粉末冶金工業(yè). 2016(05)
[3]γ-TiAl基合金球磨粉放電等離子燒結(jié)行為[J]. 張馳,王巖,趙守鑫,王家文,陳鈺青. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2016(08)
[4]粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金的制備及力學(xué)性能影響因素[J]. 吳杰,徐磊,郭瑞鵬,盧正冠,崔玉友,楊銳. 材料研究學(xué)報(bào). 2015(02)
[5]鈦鋁金屬間化合物的進(jìn)展與挑戰(zhàn)[J]. 楊銳. 金屬學(xué)報(bào). 2015(02)
[6]TiAl基合金室溫塑性的影響因素及改善方法[J]. 陳子勇,吳麗娟,周峰,宮子琪,柴麗華,相志磊,聶祚仁. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(09)
[7]TiAl預(yù)合金粉末制備的研究進(jìn)展[J]. 賀衛(wèi)衛(wèi),賈文鵬,楊廣宇,劉海彥,黃瑜,趙培. 鈦工業(yè)進(jìn)展. 2012(04)
[8]微量B對鑄態(tài)TiAl基合金顯微組織及熱變形行為的影響[J]. 李建波,劉詠,王巖,劉彬,楊廣宇. 粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2012(04)
[9]先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)與制造技術(shù)綜述[J]. 金捷,鐘燕. 航空制造技術(shù). 2012(05)
[10]新型β-γTiAl合金的研究進(jìn)展[J]. 陳玉勇,張樹志,孔凡濤,劉祖巖,林均品. 稀有金屬. 2012(01)
博士論文
[1]高Nb-TiAl合金中有序ω相相變規(guī)律的研究[D]. 宋霖.北京科技大學(xué) 2015
[2]Ti-45Al-10Nb合金的粉末冶金法制備與組織性能研究[D]. 李學(xué)問.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]高Nb-TiAl合金高溫變形及組織性能研究[D]. 張樹志.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]放電等離子燒結(jié)制備鈦鋁基合金及致密化機(jī)理研究[D]. 楊鑫.中南大學(xué) 2012
[5]具有層片組織形態(tài)的TiAl基合金高溫變形行為研究[D]. 張浩.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[6]TiAl基合金的制備及高溫變形行為研究[D]. 劉彬.中南大學(xué) 2008
碩士論文
[1]ZL114A合金熱變形及熱處理特性研究[D]. 張繼敏.哈爾濱理工大學(xué) 2017
[2]TiAl基合金熱變形行為及高溫力學(xué)性能研究[D]. 王輝.中南大學(xué) 2011
本文編號：2902451
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