稀土元素Y對(duì)粉末冶金制備鈦鋁合金組織和性能的影響.pdf

1、TiAl金屬間化合物是一類很有潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用溫度高達(dá)900℃以上，且具有密度低，硬度高，比強(qiáng)度高等優(yōu)良特性，是現(xiàn)在航空航天以及發(fā)動(dòng)機(jī)方面比較好的高溫結(jié)構(gòu)件替代材料，具有很好的研究前景?，F(xiàn)階段TiAl基合金主要通過(guò)鑄造法制備，該方法制備的TiAl基合金具有縮松、縮孔以及成分偏析等缺陷，采用粉末冶金法制備TiAl基合金可有效避免此類缺陷的產(chǎn)生。
　　本文利用純Al粉、TiH2粉、YH2粉末，通過(guò)真空熱壓燒結(jié)成功的制備了不同

2、含Y量的Ti-45Al-xY(x=0，0.3,0.8)(at.％)合金，并系統(tǒng)分析了不同真空熱壓燒結(jié)工藝及不同Y含量對(duì)合金的顯微組織（相及組織構(gòu)成）及各項(xiàng)力學(xué)性能（硬度、壓縮、三點(diǎn)彎曲）的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)Ti-45Al-xY(x=0)合金的組織為近片層組織(NL)，主要是由大量的γ+α2片層晶團(tuán)和分布于晶團(tuán)之間的等軸γ晶粒構(gòu)成;Ti-45Al-xY(x=0.3,0.8)合金的組織也為近片層組織(NL)，主要是由大量的γ+α2片

3、層晶團(tuán)和分布于晶團(tuán)之間的等軸γ晶粒構(gòu)成，以及分布在晶界和片層晶團(tuán)內(nèi)部片層上的YAl2和Y2O3相構(gòu)成。制備合金時(shí)的保溫溫度和保溫時(shí)間對(duì)合金的組織有一定的影響，壓力影響不大。當(dāng)溫度較低時(shí)，保溫時(shí)間較短時(shí)，提高保溫溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間會(huì)使合金中的組織均勻性提高（等軸γ相減少，α2+γ片層晶團(tuán)增多）;但是保溫溫度較高和保溫時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致晶粒的長(zhǎng)大。添加Y有阻礙晶粒長(zhǎng)大的作用。
　　無(wú)論合金是否含Y，隨著保溫溫度的提高，保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，保

4、壓壓力的增加，合金的致密度得到提升。不含Y合金的性能受以下因素控制:1）晶粒度，2）合金的相的比例和組織均勻性。當(dāng)合金燒結(jié)時(shí)保溫溫度低，保溫時(shí)間比較短時(shí)，合金性能的主要控制因素為合金的相的比例和組織均勻性。當(dāng)合金燒結(jié)時(shí)保溫溫度高，保溫時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí)，合金性能的主要控制因素為合金的晶粒度。合金的性能隨著保壓壓力的增加而提升。不含Y合金最佳的工藝為:保溫溫度1400℃，保溫時(shí)間90min，保壓壓力42MPa，并控制燒結(jié)過(guò)程中的升溫速率和降溫速

5、率。
　　含Y合金的性能除了受晶粒度、組織均勻性和合金的相的比例影響外，還受Y形成的YAl2和Y2O3相控制。Y的摻雜可以細(xì)化晶粒和片層內(nèi)部層片組織，并起到凈化合金內(nèi)氧的作用。因?yàn)閅的摻雜形成的YAl2和Y2O3相可以釘扎位錯(cuò)，阻止片層晶團(tuán)內(nèi)層片的橫向生長(zhǎng)，并搶奪合金內(nèi)的O，從而起到細(xì)化和凈化合金組織的作用。加入Y可以將晶粒尺寸細(xì)化到40μm，將片層晶團(tuán)內(nèi)層片細(xì)化到1μm以內(nèi)。隨著Y含量的增加，合金的晶粒和γ+α2片層晶團(tuán)內(nèi)部層片