粉末冶金制備Ti-45Al-5Nb合金工藝及其組織性能研究.pdf

1、TiAl合金在高溫環(huán)境中優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和抗氧化能力,使其在高溫應(yīng)用領(lǐng)域如航空發(fā)動(dòng)機(jī)等具有極大的潛力。然而,TiAl合金固有的室溫低塑性限制了它的廣泛應(yīng)用。因此,提高室溫塑性,改善高溫變形能力是未來(lái)研究的主題。而高鈮TiAl合金在這方面前景廣闊。
　　本論文以元素粉末為原材料,采用機(jī)械球磨﹢真空熱壓燒結(jié)﹢熱處理和等溫鍛造的工藝制備Ti-45Al-5Nb合金。燒結(jié)溫度分別為1250℃、1300℃、1350℃;1250℃和1300℃

2、燒結(jié)坯熱處理?xiàng)l件為1325℃/2h,1350℃燒結(jié)坯熱處理?xiàng)l件為1350℃/2h;等溫鍛造溫度為1250℃。對(duì)各工藝中材料組織性能的演變進(jìn)行了研究,系統(tǒng)分析了工藝條件、顯微組織和力學(xué)性能三者之間的聯(lián)系。
　　機(jī)械球磨工藝制備Ti-45Al-5Nb成分的復(fù)合粉末,粉末充分均勻細(xì)化。復(fù)合粉末經(jīng)過8h球磨達(dá)到最佳,其平均顆粒尺寸為20.8μm。分析表明,經(jīng)過球磨的復(fù)合粉末沒有出現(xiàn)合金化。
　　1250℃和1300℃的燒結(jié)坯料均得到

3、細(xì)小的近γ組織,晶粒尺寸為10-20μm,其中1300℃晶粒略大;1350℃燒結(jié)坯得到近片層組織,尺寸為25-35μm,三者均有B2相顆粒存在。另外,三種燒結(jié)坯均存在局部Nb富集,且1350℃燒結(jié)時(shí)Nb的富集促進(jìn)了大尺寸片層的形成。三種燒結(jié)坯室溫脆性明顯,最高壓縮強(qiáng)度達(dá)到1844MPa。在850℃拉伸時(shí),1350℃燒結(jié)坯強(qiáng)度和延伸率顯著優(yōu)于其他溫度燒結(jié)坯。
　　經(jīng)過熱處理后,1250℃和1300℃燒結(jié)坯近γ組織消失并形成細(xì)小全片層

4、組織,而1350℃燒結(jié)坯組織中的粗大片層得到明顯地細(xì)化,片層分布更緊密均勻,同時(shí)細(xì)小的γ等軸組織消失。三種材料的片層組織均有非常細(xì)小的B2相顆粒析出。經(jīng)過熱處理后1250℃和1300℃燒結(jié)坯強(qiáng)度均達(dá)到350MPa以上,且延伸率均提升了近150％;1350℃燒結(jié)坯強(qiáng)度達(dá)到426MPa。研究發(fā)現(xiàn),變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)合金高溫流變應(yīng)力影響突出。
　　經(jīng)等溫鍛造合金組織明顯細(xì)化,而含高Nb的部分片層組織受固熔強(qiáng)化作用,僅發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和彎曲,均