新型γ-TiAl基合金片層細化及性能研究.pdf

1、γ-TiAl基合金具有優(yōu)良的高溫強度、抗蠕變、抗氧化和阻燃性能，近些年來隨著研究的深入，較差的室溫塑性成為該合金實用化過程中的主要性能缺陷，γ-TiAl基合金的室溫力學性能受合金顯微組織的影響較大，因而獲取細小、均勻的顯微組織顯得尤為重要，本文利用循環(huán)熱處理方法，細化合金的層片組織，進而提高合金的室溫力學性能。
　　本文主要研究了熱處理制度對新型γ-TiΑl基合金TiΑl-3Ta-x(W,Cr)片層組織細化和室溫力學性能的影響，主

2、要內(nèi)容包括以下兩個方面：一、用循環(huán)熱處理方法來細化擠壓態(tài)TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金片層組織，優(yōu)化熱處理工藝參數(shù)，獲得理想的細小FL組織，最大程度地改善其室溫拉伸力學性能；二、研究未經(jīng)熱處理的擠壓態(tài)TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃及925℃下的高溫氧化行為，通過加入合金元素Ta來提高其高溫抗氧化性，為研究該合金經(jīng)熱處理后不同組織狀態(tài)的高溫氧化行為做鋪墊。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金首先在單相區(qū)進行

3、預處理，冷卻得到全層片組織，高溫熱處理可以消除擠壓態(tài)合金的各向異性，新生成的層片晶團形狀趨于等軸化，得出1300℃/5min為合金單相區(qū)最優(yōu)熱處理制度。隨后該合金在α+γ兩相區(qū)進行正交循環(huán)熱處理，在不同的熱處理制度下（保溫溫度T=1130~1190℃，保溫時間t=3~10min，循環(huán)次數(shù) n=l~7），可得到不同類型的顯微組織。在以上參數(shù)范圍內(nèi)，隨溫度的提高、時間的延長、循環(huán)次數(shù)的增加，合金層片組織不斷細化。短時保溫循環(huán)熱處理過程中，不

4、斷增加循環(huán)熱處理次數(shù)，可以有效地破壞合金的組織遺傳，使新生α2/γ層片晶來不及長大，以此達到細化片層組織的目的。新生的α2/γ層片晶通常會沿原始粗大層片晶界或晶內(nèi)發(fā)生形核與長大，以晶界形核為主，屬于相變重結(jié)晶形核。合金經(jīng)1190℃/10min/7次/AC可以獲得最細小的FL組織，平均層片晶粒尺寸可達到30μm。循環(huán)熱處理可以顯著提高合金的室溫拉伸性能，合金經(jīng)1190℃/10min/7次/AC得到細小FL組織的室溫拉伸性能最好，其室溫抗拉

5、強度為409.61MPa，延伸率δ為2.81％。在熱處理參數(shù)范圍內(nèi)，隨循環(huán)溫度的提高、循環(huán)次數(shù)的增加、保溫時間的延長，抗拉強度不斷降低，延伸率δ有所提高，室溫塑性得到改善。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃和925℃下的氧化行為研究表明，加入合金元素 Ta，可以使合金的高溫抗氧化性能得到一定的改善，在氧化層最里面緊挨著合金基體形成一種了TiO2和AlTaO4的混合氧化物分布層，氧化層中的AlTaO4，能有效地控制氧