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快速凝固TiAl基合金的组织及性能研究

陈晓宇

  采用快速凝固旋铸法制备了二元合金Ti-44Al、Ti-48Al和高Nb-Ti Al基合金Ti44Al6Nb1.0Cr、Ti44Al6Nb1.0Cr2.0V的合金薄带,研究了传统铸态和不同冷却速率下快速凝固Ti Al基合金合金的相组成、显微组织及力学性能变化,研究了同一冷却速率下Al含量对二元合金显微组织的影响;研究了合金元素Nb、Cr、V对快速凝固合金的显微组织和力学性能的影响机理。主要得到以下研究结果。二元合金Ti-44Al、Ti-48Al在传统铸态和快速凝固下都是由γ相和α2相组成,但快速凝固α2相含量较铸态合金提高。铸态二元合金Ti-44Al、Ti-48Al室温平衡组织主要是片层组织,晶粒尺寸在几百微米之间。快速凝固条件下,随着冷却速率增大,组织逐渐向细小的等轴晶转变。提高冷却速率,晶粒尺寸减小至几十微米左右。快速凝固下组织更均匀。由于细晶强化作用和α2相硬度较大使得快速凝固合金显微硬度比铸态合金的显著提高,其中合金Ti-44Al的显微硬度提高至少100%。传统铸态合金Ti44Al6Nb1.0Cr(2.0V)主要包含γ相和少量的α2相及B2相。快速凝固Ti44Al6Nb1.0Cr(2.0V)合金主要包含γ相和α2相。B2相含量明显减少以致没有检测到。随着冷却速率的增大,晶粒尺寸明显降低。快速凝固显微组织中等轴晶粒内部出现了偏析,但偏析得到一定改善。快速凝固Ti44Al6Nb1.0Cr(2.0V)合金显微硬度较其传统铸态有所提高。对同一冷却速率4.9×105K/s的Ti-44Al合金和Ti-48Al合金的显微组织对比分析:Ti-48Al的晶粒尺寸更小。相同条件下的快速凝固,晶界间的Al富集可能会直接形成γ相,且α→γ相转变时,α相的分解同时也减小了晶粒尺寸。Nb、Cr、V合金元素添加到Ti Al基合金中,一方面高熔点元素使得合金熔点提高,在原来的基础上增大了过冷度,提高形核速率;另一方面,添加扩散率低的Nb、Cr、V合金元素,在凝固过程中阻碍扩散反应的进行,晶粒长大速率缓慢,使得晶粒尺寸减小。细晶强化及固溶强化作用使得快速凝固Ti Al基合金显微硬度提高。……   
[关键词]:快速凝固;TiAl基合金;冷却速率;显微组织;硬度
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工业大学2015年