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TiAl基合金的组织超塑性研究

TiAl基合金因其具有高的比强度、比刚度,以及较好的高温抗蠕变、抗氧化性能等优点,引起了国内外学者的广泛关注。但这类材料具有本质脆性,一般难以加工成形,阻碍了其实用化。在超塑性状态下成形是目前解决TiAl基合金成形最为有效的方法之一。为此,本文开展了TiAl基合金的超塑性研究工作。首先,采用快速包套锻热机械处理和非晶晶化法两种工艺制备了细晶TiAl基合金,为超塑性变形提供条件;然后深入、系统地研究了TiAl基合金锻态变形组织、锻态双态组织的拉伸超塑性性能和粉末冶金态组织的压缩超塑性性能,包括力学性能和显微组织演变;分析了TiAl基合金的超塑性变形机理;并对超塑性变形过程中的孔洞行为与断裂机理进行了研究。快速包套锻热机械处理和非晶晶化法分别是制备细晶TiAl基合金的有效IM(铸锭冶金)和PM(粉末冶金)方法。采用终锻温度为950℃的三步快速包套锻热机械处理工艺,得到了晶粒尺寸约为0.6μm的亚微米级TiAl基合金。对于铸造TiAl  (本文共171页) 本文目录 | 阅读全文>>

中南大学
中南大学

含B2相的TiAl基合金及其低温超塑性的研究

含B2相的γ-TiAl基合金在高温下有良好的变形能力,是一种具有重要应用前景的新型高温材料。本文设计了新型含B2相的Ti-Al-Fe-Mo系合金,系统、深入地研究了TiAl合金体系的成分、结构、组织与性能的相关性,建立了该TiAl合金的凝固过程和不连续动态再结晶诱导超塑性变形的模型,较好地改善了γ-TiAl基合金变形难的问题,并成功制备出TiAl基合金薄板材,为开发具有良好成型性和高温性能的新型TiAl基合金材料提供了重要参考。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针微区分析(EPMA)、差热分析(DSC)、透射电镜(TEM)等分析手段,开展了相关的研究工作及理论分析,主要探讨含B2相的TiAl基合金三个方面的内容,其中包括B2的形成:研究体系的相平衡与扩散,确定在TiAl基合金中β稳定性元素Mo和Fe的成分与其组织的相关性;B2相的可控性:研究优化设计含B2相的TiAl合金的成分和热处理工艺,调控B2相的含量和分...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

结构金属间化合物的国内外研究分析及其超塑性的研究

超塑性是具有点阵结构的材料的普遍潜在属性,是材料变形失稳后能重新建立起的稳定的变形过程,其微观物理过程主要是晶界行为,晶界的滑移、迁移和移位。超塑性的实现是材料的内在条件和外在条件相协调的结果。先进的超塑材料,有陶瓷、金属间化合物、铝锂合金等。金属间化合物由金属元素与类金属元素形成,原子长程有序排列,原子间金属键及共价键共存,可同时兼顾金属的较好塑性和陶瓷的高温强度,是一类低密度、高熔点、性质介于金属与陶瓷之间的有序结构化合物,是航空、航天、交通运输、化工、机械等工业部门的重要结构材料和半导体、磁性、储氢、超导等方面的功能材料。金属间化合物作为结构材料的基本特色是在室温下有高的比强度,且高温也能保持。近十多年来,先进工业国家,如美、日、欧洲诸国都制定了全国性的研究计划发展金属间化合物,特别重视发展一种介于Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的高温结构材料,以便在温度和机械性能上都能填充Ni基高温合金和高温陶瓷材料之间的空隙。金属间化...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国有色金属学报》2003年02期
中国有色金属学报

TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为

TiAl基合金具有高的比强度、比刚度,以及较好的高温抗蠕变、耐腐蚀性能[1,2],是一种非常有潜力的轻质高温结构材料。但是,由于TiAl基合金具有本征脆性,难以采用常规工艺进行材料加工,阻碍了TiAl基合金的实用化进程。对于难加工材料,在超塑性状态下成形是目前最为有效的成形方法之一[3]。研究表明[4~8],TiAl基合金的多种组织形态如:近γ组织、双态组织及变形组织在0.7tm~0.8tm(tm=1460℃)附近均可以表现出超塑性变形能力。然而,TiAl基合金在t950℃时的抗氧化力急剧降低,在此温度长时间变形必须采取真空或其他抗氧化措施。因此,在实际超塑性成形操作中,要求TiAl基合金的超塑性成形温度应尽可能降低(目前Ti合金的超塑性成形温度为t1×10-4s-1条件下变形后的试样表面微微发黑,氧化不严重,断口收缩率φ图2 TiAl基合金在空气中恒应变速率拉伸后试样的宏观形貌(试样A)Fig.2 Macrographsofa...  (本文共6页) 阅读全文>>

《稀有金属材料与工程》2007年06期
稀有金属材料与工程

电子束物理气相沉积TiAl基合金薄板的物相及显微分析

以TiAl为基的金属间化合物合金由于具有良好的比强度、比刚度和耐高温、抗氧化等综合性能,使其填补了高温钛基合金和镍基高温合金间的使用空白,并极有可能部分取代其而成为航空、航天和汽车工业等领域的理想材料,被认为是非常有前途的新型轻量化高温结构材料[1,2]。其中,TiAl基合金薄板作为超声速飞行器热防护系统外面板、排气喷管、低压涡轮叶片和高温风道等零部件的候选材料,减重可达40%以上[3,4]。然而,由于TiAl基合金的室温塑性较低,其薄板的制备历来是个难点,也是阻碍其广泛应用的关键因素之一。TiAl基合金薄板的制备技术大致可归为3类:特殊轧制、粉末冶金(PM)和物理气相沉积(PVD)。以高温包套轧制为代表的特殊轧制技术成本较高,目前国内仅有中南大学[5]和北京科技大学[6]两家单位在研究,但约厚2.6mm的TiAl基合金薄板很难体现该材料的轻量化优势。PM方法制备TiAl基合金薄板的成本较低,但容易引入氧化物夹杂且致密度较差[7...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国腐蚀与防护学报》2004年04期
中国腐蚀与防护学报

高铌TiAl基合金高温抗氧化性能研究

1前言TiAl基金属间化合物具有低密度、高熔点以及比较高的高温比强度 ,被认为是在宇航、汽车、化工以及其它的工业领域中最具有广泛应用前景的新一代高温结构材料之一[1,2 ] .开发出可以在 90 0℃以上高温连续使用的TiAl基合金已经成为当务之急[2 ] .影响该系化合物应用的问题是室温脆性、难于变形加工性以及高温下抗氧化性不足等[1] .通过采用添加合金元素或者进行表面预置氧化层等方法可以提高TiAl合金的高温抗氧化性[3,4 ] .其中在合金中添加Nb被认为是提高TiAl基金属间化合物抗氧化性能的有效方法[5] .虽然对添加Nb元素提高TiAl金属间化合物抗氧化性能有一些热力学和动力学的解释[6 ] ,但是至今为止从合金组成相和微观组织上讨论合金的抗氧化性能的论文很少 ,对于合金元素的影响也都集中在单相TiAl合金上 .本文的主要目的是通过调整Ti、Al和Nb之间的原子比 ,设计了含有不同相组织的单相、双相和三相的Ti -...  (本文共5页) 阅读全文>>

《金属学报》2002年06期
金属学报

B和C对铸造TiAl基合金宏观和显微组织的影响

近1-TIAI基合金具有密度小,高温比强度和比刚度高,抗蠕变及抗氧化性能好等优点,而有希望作为新型高温结构材料得到广泛应用[1-3].铸造 TIAI基合金成本较低,能近终成形并能制造复杂的中空构件,因此精密铸造工艺是这类加工性能较差的合金的一条重要生产路径 但铸造TIAI合金天生具有粗大柱状晶组织,不但室温塑性较差间;且性能具有明显的各向异性[4,5]因此、铸态 TIAI合金的晶粒细化就显得尤为重要 近年来发展的XDTM合金问由于具有较细的显微组织而受到重视这种合金中适量的B既造成成分过冷,又促进初生硼化物颗粒形成,从而具有细化晶粒的效果C和B一样也是间隙元素,在钛中能形成碳化物,关于C14TIAI合金的组织细化作用却鲜见报道 本文针对铸态TIAI基合金,对比研究B和C合金化所致细化组织的作用1 实验方法采用磁搅拌非自耗钨电极电弧法在氛气氛围下冶炼钮扣型的合金锭,锭重 45 g.含 B合金均基于 Ti46AI-ZCr-l石Nb源...  (本文共4页) 阅读全文>>