氫致脫氧對Ti-47Al-2Cr-2Nb組織和性能的影響.pdf

1、TiAl基合金具有十分優(yōu)良的綜合性能，即低密度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高彈性模量和優(yōu)良的抗氧化和抗蠕變性能，可廣泛應(yīng)用航空航天領(lǐng)域，是高溫航空材料方面的理想材料。但是TiAl合金高溫氧化后，難以回收利用，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。本文將利用課題組發(fā)明的液態(tài)置氫技術(shù)凈化Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔體中的雜質(zhì)O元素，進(jìn)行O含量變化的熱力學(xué)估測，以及研究液態(tài)置氫對Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔體凝固組織和力學(xué)性能的影響。
　　本文首

2、先研究了液態(tài)置氫去除Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔體中的雜質(zhì)元素O的作用。數(shù)據(jù)表明，液態(tài)置氫對O具有非常顯著的脫除作用。在置氫熔煉過程中，隨著氫分壓和熔煉時間的增大，Ti-47Al-2Cr-2Nb合金中的O含量逐漸降低。從熱力學(xué)角度分析出Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔體中氫致脫氧的機(jī)理，即電解后的O原子和H原子在熔體表面的某些區(qū)域進(jìn)行反應(yīng)。然后對氫致脫氧的的置氫量和脫氧量的控制進(jìn)行了研究，建立了O溶解度與氫分壓、水蒸氣分壓以

3、及熔體溫度的關(guān)系。
　　對Ti-47Al-2Cr-2Nb合金進(jìn)行了液態(tài)置氫并研究了脫氧后對Ti-47Al-2Cr-2Nb合金的凝固組織的影響。液態(tài)置氫后，Ti-47Al-2Cr-2Nb合金的鑄態(tài)組織由粗大的柱狀晶變成比較細(xì)小的等軸晶，并出現(xiàn)了與一次枝晶臂呈60°夾角的二次枝晶臂形貌特點(diǎn)。對于不同初始含氧量的合金，出現(xiàn)了Al2O3析出物，其形狀和分布隨氧含量和置氫條件而變化。置氫熔煉細(xì)化Ti-47Al-2Cr-2Nb合金的機(jī)理在于氫

4、促進(jìn)了晶粒游離，能作為形核核心的游離晶粒數(shù)目增多。
　　利用Gleeble熱模擬機(jī)研究了氫致脫氧后的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金高溫塑性變形行為，隨著變形溫度的增加和應(yīng)變速率的降低，合金出現(xiàn)了明顯的軟化。經(jīng)液態(tài)置氫處理的合金的流變應(yīng)力和峰值應(yīng)力均有所降低。Ti-47Al-2Cr-2Nb合金變形機(jī)制主要是γ中位錯的滑移，也有少量超位錯和孿晶變形。氫能促進(jìn)位錯可動性及孿晶形成，氫引起的畸變能有利于動態(tài)再結(jié)晶形核，因而置氫后有利于