熱壓燒結Ti43.5Al5Nb1V1Y合金高溫變形特性研究
發(fā)布時間：2020-12-07 02:28
Ti Al基合金具有密度小、比強度高、比剛度高等優(yōu)良特性而備受關注,成為具有突出研究及應用價值的新一代輕質(zhì)高溫結構材料,在高超音速飛行器及熱防護材料等方面應用前景廣泛。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用。粉末冶金特別是預合金粉末技術可消除鑄造缺陷,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一步擴大Ti Al基合金應用范圍的關鍵。本文以氣霧化工藝制備的Ti43.5Al5Nb1V1Y預合金粉末為原料,采用真空熱壓燒結進行致密化。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合金粉末顆粒、真空熱壓燒結組織及高溫變形組織進行表征分析,利用Gleeble-3500熱物理模擬試驗機在變形溫度1050℃-1200℃、應變速率0.001 s-1-0.5 s-1及變形量50%的條件下對該合金進行等溫熱圧縮模擬實驗。研究結果表明,氣霧化工藝制備的Ti43.5Al...
【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
GE公司應用于波音787“夢之機”的GEnx-1B發(fā)動機
圖 1-1 GE 公司應用于波音 787“夢之機”的 GEnx-1B 發(fā)動機Fig.1-1 The General Electric GEnx-1B engine for the Boeing 787 Dreamliner TiAl 基合金組織及結構.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)過大量熱力學試驗研究，綜合當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 基合金組織及結構在 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 %時的 TiAl 基合金稱為 γ 單相合金，Al(at.%)<49 %時的 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構構成，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(α→α2+γ)，得到由大量 γ/α 片層團結構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 相體積分數(shù)大致相等的溫度進行熱處理，經(jīng)空冷或爐冷后，由 γ 晶粒和 γ/α 片層團組成的室溫組織，稱為雙態(tài)組織(Duplex structure, DP)；合金在共析點 Te 溫度附近進行熱處理時，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，普遍認為雙態(tài)組織及細小的全片層組織是具有最佳性能的組織，成為研究者的關注熱點。
【參考文獻】：
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行為[J]. 張馳,王巖,趙守鑫,王家文,陳鈺青. 中國有色金屬學報. 2016(08)
[4]粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金的制備及力學性能影響因素[J]. 吳杰,徐磊,郭瑞鵬,盧正冠,崔玉友,楊銳. 材料研究學報. 2015(02)
[5]鈦鋁金屬間化合物的進展與挑戰(zhàn)[J]. 楊銳. 金屬學報. 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. 材料導報. 2014(09)
[7]TiAl預合金粉末制備的研究進展[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. 粉末冶金材料科學與工程. 2012(04)
[9]先進航空發(fā)動機設計與制造技術綜述[J]. 金捷,鐘燕. 航空制造技術. 2012(05)
[10]新型β-γTiAl合金的研究進展[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 2015
[2]Ti-45Al-10Nb合金的粉末冶金法制備與組織性能研究[D]. 李學問.哈爾濱工業(yè)大學 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 2013
[4]放電等離子燒結制備鈦鋁基合金及致密化機理研究[D]. 楊鑫.中南大學 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 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 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 2017
[2]TiAl基合金熱變形行為及高溫力學性能研究[D]. 王輝.中南大學 2011
本文編號：2902451
【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
GE公司應用于波音787“夢之機”的GEnx-1B發(fā)動機
圖 1-1 GE 公司應用于波音 787“夢之機”的 GEnx-1B 發(fā)動機Fig.1-1 The General Electric GEnx-1B engine for the Boeing 787 Dreamliner TiAl 基合金組織及結構.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)過大量熱力學試驗研究，綜合當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 基合金組織及結構在 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 %時的 TiAl 基合金稱為 γ 單相合金，Al(at.%)<49 %時的 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構構成，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(α→α2+γ)，得到由大量 γ/α 片層團結構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 相體積分數(shù)大致相等的溫度進行熱處理，經(jīng)空冷或爐冷后，由 γ 晶粒和 γ/α 片層團組成的室溫組織，稱為雙態(tài)組織(Duplex structure, DP)；合金在共析點 Te 溫度附近進行熱處理時，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，普遍認為雙態(tài)組織及細小的全片層組織是具有最佳性能的組織，成為研究者的關注熱點。
【參考文獻】：
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行為[J]. 張馳,王巖,趙守鑫,王家文,陳鈺青. 中國有色金屬學報. 2016(08)
[4]粉末冶金Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B合金的制備及力學性能影響因素[J]. 吳杰,徐磊,郭瑞鵬,盧正冠,崔玉友,楊銳. 材料研究學報. 2015(02)
[5]鈦鋁金屬間化合物的進展與挑戰(zhàn)[J]. 楊銳. 金屬學報. 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. 材料導報. 2014(09)
[7]TiAl預合金粉末制備的研究進展[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. 粉末冶金材料科學與工程. 2012(04)
[9]先進航空發(fā)動機設計與制造技術綜述[J]. 金捷,鐘燕. 航空制造技術. 2012(05)
[10]新型β-γTiAl合金的研究進展[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 2015
[2]Ti-45Al-10Nb合金的粉末冶金法制備與組織性能研究[D]. 李學問.哈爾濱工業(yè)大學 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 2013
[4]放電等離子燒結制備鈦鋁基合金及致密化機理研究[D]. 楊鑫.中南大學 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 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 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 2017
[2]TiAl基合金熱變形行為及高溫力學性能研究[D]. 王輝.中南大學 2011
本文編號：2902451
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