鈦鎳合金及機(jī)械振動對ZA27合金熱疲勞性能的影響.pdf

1、本文以ZA27合金為基體合金，通過添加不同量的Ti-Ni合金細(xì)化劑，以及在凝固時施加機(jī)械振動，制備出ZA27合金試驗(yàn)試樣。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、光譜儀和光學(xué)顯微鏡分析(OM)等手段以及基本的力學(xué)性能測試法，研究經(jīng)Ti-Ni合金和機(jī)械振動細(xì)化處理后，ZA27合金的力學(xué)性能、微觀組織、生成相形態(tài)及分布，并分析了其細(xì)化機(jī)理。應(yīng)用自約束型熱疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行ZA27合金的熱疲勞試驗(yàn)，研究機(jī)械振動和鈦鎳對ZA27合金熱疲勞性

2、能的影響。在熱疲勞過程中，通過詳盡的跟蹤觀察、記錄、系統(tǒng)測定不同循環(huán)次數(shù)下不同合金試樣的裂紋萌生位置及擴(kuò)展路徑，研究由于外界溫度漲落在材料內(nèi)部產(chǎn)生的熱應(yīng)力而造成的裂紋萌生及其擴(kuò)展機(jī)制。在本試驗(yàn)研究條件下，得出以下主要結(jié)論:
　　 1.采用Ti-Ni合金對ZA27合金進(jìn)行細(xì)化處理，在合金的凝固過程中，首先生成TiAl3和NiAl3相，其可作為初生α相的異質(zhì)晶核，促進(jìn)形核，從而細(xì)化晶粒。同時，Ti、Ni可造成ZA27合金成分過冷，易

3、產(chǎn)生偏析造成頸縮現(xiàn)象，使枝晶產(chǎn)生熔斷、游離、增殖。合金的初生α相由通常條件下的粗大樹枝晶變?yōu)榫鶆蚍植嫉募?xì)小的花瓣?duì)钪?，鑄造缺陷也明顯減少，合金的力學(xué)性能得到明顯提高。隨著Ti-Ni合金添加量的增加，ZA27合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率先增大后減小，當(dāng)Ti-Ni合金添加量為0.6％時，晶粒細(xì)化效果最佳，晶粒尺寸減小為130μm，其抗拉強(qiáng)度和伸長率均達(dá)到最大值，分別為439.26MPa和5.05％。
　　 2.機(jī)械振動可以提高合金致密度

4、，細(xì)化晶粒組織，減少二次枝晶臂間距，并使夾雜物細(xì)小且均勻分布，從而使ZA27合金的塑韌性大幅提高。單純振動及單純Ti-Ni合金都能明顯細(xì)化晶粒，改善合金性能，而將這兩種方法結(jié)合，效果會更好，合金抗拉強(qiáng)度和伸長率可分別達(dá)到451.37MPa和5.97％。
　　 3.當(dāng)Ti-Ni合金的添加量為0.6％時，ZA27合金的塑韌性最好，延緩了熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展，從而顯著提高了合金的熱疲勞性能。Ti-Ni合金及機(jī)械振動共同作用使ZA27