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Ti-Al复合体的制备及热压缩变形研究

作　者: 杜小米
导　师: 李爱滨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: Ti-Al复合体 TiH2热分解 热压烧结 热压缩变形
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以TiH2粉和Al粉为原料采用真空脱氢-热压烧结法成功制备了Ti-Al复合体。重点研究TiH2脱氢工艺、Ti-Al复合体的制备工艺以及Ti-Al复合体的热压缩变形。在TiH2脱氢工艺研究过程中,首先通过差热分析（DTA）研究TiH2粉末以及TiH2和Al混合粉末的热分解特性,然后在真空条件下对TiH2脱氢过程进行系统研究,分析加热温度和保温时间对脱氢效果的影响,从而确定出TiH2脱氢的最佳工艺参数。对Ti-Al复合体的制备工艺进行了研究,主要研究了烧结温度和保温时间对反应产物和微观组织的影响,从而确定出最佳的烧结参数。在电子万能材料试验机上进行Ti-Al复合体的热压缩试验,研究了不同变形温度和不同应变速率对材料热变形的影响。对TiH2和Al混合粉末的热分解特性进行研究,发现其分解的温度范围为470℃-690℃,并且在550℃处出现了脱氢吸热峰。通过对真空条件下TiH2脱氢过程进行系统研究,可知,TiH2和Al混合粉末610℃脱氢时的最佳脱氢时间是90min,而最佳的脱氢工艺是采用两步脱氢法:520℃×30min及随后550℃×90min,经此方法处理后混合粉末中TiH2完全分解,只有Ti、Al和少量反应生成的TiAl3。对Ti-Al复合体的制备工艺进行了研究,主要研究了一步烧结、两步烧结两种不同的方法。研究表明:采用两步烧结法可以成功制备Ti-Al复合体,其中580℃×90min及随后650℃×40min烧结的Ti-Al复合体中TiAl3含量较少,而580℃×90min及随后670℃×20min烧结的Ti-Al复合体中TiAl3含量较多。通过热压缩试验对Ti-Al复合体的热变形进行了研究,结果表明,当应变速率为1.67×10-3 s-1时,650℃烧结的Ti-Al复合体在600℃时的塑性较好,其峰值流变应力为254MPa,而670℃烧结的Ti-Al复合体在700℃时的塑性较好,其峰值流变应力为266MPa。但是随着应变速率的增加,其塑性不断降低。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 TiAl 基合金基本性质  8-11
  1.3 TiAl 基合金材料的制备方法  11-15
    1.3.1 铸造冶金工艺  11-12
    1.3.2 粉末冶金工艺  12-14
    1.3.3 精密铸造工艺  14-15
  1.4 以TiH_2 为原料制备TiAl 基合金的研究进展  15-17
  1.5 本文的主要研究内容  17-19
第2章 材料及试验方法  19-23
  2.1 试验材料  19
  2.2 Ti-Al 复合体的制备  19-20
  2.3 材料的组织结构分析表征  20-21
    2.3.1 DTA 分析  20
    2.3.2 X-射线衍射分析  20
    2.3.3 显微组织观察  20-21
  2.4 材料性能测试  21-23
    2.4.1 致密度测试  21
    2.4.2 硬度测试  21-22
    2.4.3 抗弯强度测试  22
    2.4.4 热压缩变形测试  22-23
第3章 TiH_2脱氢工艺  23-37
  3.1 引言  23-24
  3.2 机械混粉工艺  24-26
  3.3 TiH_2 脱氢工艺  26-35
    3.3.1 原料粉的热分解特性  27-28
    3.3.2 TiH_2 和Al 混合粉末的真空脱氢工艺  28-35
  3.4 本章小结  35-37
第4章 Ti-Al 复合体的制备  37-48
  4.1 引言  37-38
  4.2 一步真空热压烧结工艺  38-42
  4.3 两步真空热压烧结工艺  42-46
  4.4 烧结温度对Ti-Al 复合体致密度的影响  46-47
  4.5 本章小结  47-48
第5章 Ti-Al 复合体的热压缩变形研究  48-61
  5.1 引言  48
  5.2 热压缩变形研究  48-58
    5.2.1 变形温度对热压缩变形的影响  48-50
    5.2.2 加载速率对热压缩变形的影响  50-52
    5.2.3 Ti-Al 复合体热压缩后的物相与组织分析  52-58
  5.3 室温力学性能  58-60
    5.3.1 抗弯强度  58-59
    5.3.2 硬度  59-60
  5.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  66-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属复合材料
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