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文檔簡介
1、本文通過金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、XRD、能譜分析(DSC)、動態(tài)機械熱分析儀(DMA)等實驗方法,從組織、成分、加工方式三個角度研究了TiAl基合金阻尼性能的影響因素,并總結了TiAl基合金阻尼性能隨組織、成分的變化規(guī)律。本論文的主要結論如下:
通過對Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W進行不同制度下的熱處理,獲得了不同的顯微組織,并研究了組織對阻尼性能的影響,獲得了以下結論:
2、 (1)Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.%)合金在1330℃20minAC工藝條件下恰好獲得的細小全層片組織阻尼性能最優(yōu),雙態(tài)組織的阻尼性能次之,且隨著組織中層片晶團的增加,阻尼性能增加,初始態(tài)的近γ組織在三種組織中阻尼性能最差,層片晶團的數(shù)量在這三種組織比較中是阻尼性能好壞的決定性因素。
(2)在1330℃保溫20min空冷可得到細小全層片組織,隨著溫度升高或保溫時間延長,層片晶團逐漸變粗大,在全層片組織中,
3、隨層片晶團變粗、變大,阻尼性能下降,在層片組織中,層片晶團的大小是其阻尼性能好壞的決定因素。
(3)Tα溫度為1330℃的Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.%)合金阻尼性能的變化規(guī)律可以用下面公式來描述:tanδ={A1+B1*P(x)(適用于雙態(tài)或近層片組織)A2+B2*S(x)(適用于全層片組織)其中,A1=0.00801,B1=3.78E-4,A2=0.01195,B2=-9.35286E-4,特別說明對于
4、不同TiAl基合金,若Tα溫度不同,即制備細小全層片組織的熱處理條件不同的話,則A、B的值也會有所不同,要針對不同的情況對A、B的值進行修正。
通過對熱軋態(tài)Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.%)合金RD、TD方向阻尼性能的研究,獲得了當前采用的軋制工藝對TiAl合金阻尼性能的影響情況,結論如下:
(4)熱軋加工對TiAl基合金阻尼性能并沒有明顯影響,其阻尼性能的決定因素歸結為組織以及相的含量。熱軋態(tài)Ti
5、-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金ND、RD、TD方向的組織均為雙態(tài)組織,由γ相、α2相和少量的β相組成;通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),熱軋態(tài)的Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金發(fā)生了動態(tài)再結晶,RD和TD方向阻尼性能一致。
通過對不同Nb含量的鑄態(tài)TiAl-xNb(x=1,3,5,7)合金阻尼性能的研究,獲得了Nb含量對TiAl基合金阻尼性能的影響規(guī)律,結論如下:
(5)TiAl合金鑄態(tài)組織中,Nb元素以固
6、溶形式存在于基體中,當Nb含量較少時,均勻地分布在基體中,在Cr的偏析相中含量偏少,當Nb含量較多時,就出現(xiàn)了偏析相,該偏析相為β相。
(6)隨著Nb含量的增加,TiAl-xNb合金的阻尼性能是先減小后增加的,當Nb含量從1%-3%,阻尼性能下降,峰值tanδ從0.0041減小到0.0035,當Nb含量為5%時,阻尼性能相比3%有所提升,峰值tanδ回復到了0.0046,而當Nb含量為7%時,其峰值tanδ達到了0.005。這
7、是由于Nb原子的添加導致層片晶團增大,阻尼性能下降,但當出現(xiàn)β相時,阻尼性能得到了改善,由于β相提供了Snoek弛豫機制的結構基礎,出現(xiàn)了Snoek弛豫效應,提升了阻尼性能。
(7)含有Snoek弛豫機制的合金阻尼性能可以用如下公式來描述:tanδ=K·tanδm[Tm/R(β)]
其中K為常數(shù),tanδm為阻尼峰值,Tm為峰溫,γ2(β)為阻尼峰寬,β符合高斯正態(tài)分布。含β相TiAl基合金阻尼性能和峰溫與峰寬的比值
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