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熔模精铸Ti-47Al-2Cr-2Nb合金组织细化和界面反应的研究

作　者: 牛红志
导　师: 陈玉勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 熔模铸造 γ-TiAl TiB2 热处理 界面反应
分类号: TG249.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 137次
引　用: 3次
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内容摘要


本文研究了添加TiB2和热处理的方法对熔模精密铸造Ti-47Al-2Cr-2Nb合金组织的细化作用,简要分析了细化机理,以及γ-TiAl基合金与Al2O3陶瓷型壳的界面反应现象。TiB2对精密铸造Ti-47Al-2Cr-2Nb合金组织具有显著细化作用。细化机理为:晶界钉扎作用,即:通过阻碍α相晶界的迁移从而阻碍α相晶粒长大,最终得到晶粒细小的全层片组织。TiB2加入量过多时,出现团聚现象,压缩性能恶化,0.8vol%的加入量具有较好的压缩性能。通过对精铸发动机叶片Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.3Y合金材料热处理工艺参数的优化和实验分析,得到面向熔模精铸钛铝基合金的合理的热处理工艺路线:快速加热至1400℃×10min/80℃WQ（或OC）→1200℃×7h/AC→1360℃×4min 950℃+ AC。显著地细化了精铸钛铝基合金的组织,并显著提高了性能;热处理工艺细化钛铝合金组织的机理为:淬火处理破坏了层片组织中α2与γ严格的位向关系,得到大量的块状γm和羽毛状γf等非稳态组织,并通过回火和固溶等后续热处理得到了细小均匀的全层片组织FL;对不同的热处理组织进行了压缩实验以及断口分析,细小全层片组织具有最佳的力学性能,精铸态全层片组织以层间片断裂为主,回火近γ组织NG组织以沿晶断裂为主,固溶后得到的细小层片组织RFL以穿层断裂为主。制备了氧化铝为面层耐火材料的陶瓷型壳,研究了Ti-47Al-2Cr-2Nb-x vol%TiB2合金与Al2O3型壳的界面反应。研究表明,TiB2的加入减少界面反应的程度;通过反应界面的元素线扫描、面扫描分析、显微硬度测试及XRD物相分析,得出界面反应机理:由O、Al、Ti、Zr等元素的相互扩散引起的扩散型反应,界面反应不是均衡发展的,存在明显的优先发展区域。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-22
  1.1 研究背景  8-20
    1.1.1 TiAl 金属间化合物的发展  9-10
    1.1.2 TiAl 基合金的组织和性能  10-11
    1.1.3 TiAl 基合金的应用研究进展  11-17
    1.1.4 TiAl 基合金熔模精密铸造研究及应用现状  17-20
    1.1.5 TiAl 基合金熔模精密铸造存在的问题  20
  1.2 选题目的、意义及研究内容  20-22
    1.2.1 选题的意义  20-21
    1.2.2 主要的研究内容  21-22
第2章 实验材料及研究方法  22-28
  2.1 精铸钛铝基合金材料合金成分的确定和制备  22-26
    2.1.1 TiAl 基合金成分的确定  22-23
    2.1.2 陶瓷型壳的制备  23-24
    2.1.3 TiAl 基合金材料的制备  24-25
    2.1.4 合金材料的熔炼和浇注  25-26
  2.2 试样的分析测试  26-28
    2.2.1 显微组织观察与分析  26
    2.2.2 热分析实验( DTA)  26-27
    2.2.3 材料的拉伸测试  27
    2.2.4 材料的显微硬度测试  27
    2.2.5 材料压缩性能测试  27-28
第3章 TiB_2 对铸造Ti-47Al-2Cr-2Nb 合金组织和性能的影响  28-39
  3.1 试验结果及其分析  28-35
    3.1.1 TiB_2 对熔模铸造Ti-47Al-2Cr-2Nb 合金组织的细化作用  28-30
    3.1.2 Ti-47Al-2Cr-2Nb-x % TiB_2 合金的物相分析  30-34
    3.1.3 Ti-47Al-2Cr-2Nb-x % TiB_2 合金的压缩性能  34-35
  3.2 TiB_2 对Ti-47Al-2Cr-2Nb 合金组织细化机理  35-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章 热处理对精密铸造钛铝基合金组织和性能的影响  39-53
  4.1 精密铸造TiAl 基合金热处理工艺的确定  39-42
  4.2 原始铸态组织和性能分析  42-44
  4.3 热处理实验结果及其分析  44-48
  4.4 压缩性能及其断口分析  48-50
  4.5 热处理细化机理的分析  50-51
  4.6 本章小结  51-53
第5章 Ti-47Al-2Cr-2Nb-xvol% TiB_2 合金与A1203 陶瓷型壳界面反应的研究  53-61
  5.1 试验结果及其分析  53-58
    5.1.1 界面反应层形貌及成分分析  53-57
    5.1.2 界面反应层的物相分析  57-58
  5.2 界面反应机理分析  58-60
  5.3 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 铸造 > 特种铸造 > 精密铸造
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