汽車用粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al合金的研究.pdf

1、本文采用元素混合法燒結(jié)及粉末鍛造方法制備Ti-Fe-Mo-Al合金零件，用熱膨脹儀分析了其收縮/膨脹特性、用DTA熱分析，X射線衍射(XRD)分析，SEM、TEM電鏡及力學(xué)性能檢測(cè)等分析手段研究了材料的致密化過程、力學(xué)性能和顯微組織。研究了不同合金元素Fe、Mo、Al及添加稀土元素Nd對(duì)粉末鈦合金燒結(jié)行為及力學(xué)性能的影響，并得到了燒結(jié)性能和力學(xué)性能優(yōu)良的粉末鈦合金。同時(shí)，還研究了添加第二相顆粒原位生成TiC顆粒增強(qiáng)Ti-Fe-Mo-Al

2、合金的組織與性能，試制了粉末冶金鈦合金汽車進(jìn)、排氣閥座。得出了如下結(jié)論： 1)合金元素鋁由于偏擴(kuò)散產(chǎn)生空洞，降低了粉末鈦的燒結(jié)致密度。合金元素鐵能促進(jìn)致密化過程，但鐵使粉末鈦的顯微組織嚴(yán)重粗化，導(dǎo)致其室溫塑性顯著降低。合金元素Mo有利于粉末鈦的顯微組織細(xì)化，從而提高了鈦合金的拉伸性能。 2)稀土元素釹可促進(jìn)粉末鈦及鈦合金的致密化，并可細(xì)化晶粒。燒結(jié)后稀土釹以氧化物顆粒形式存在于鈦基體中。顆粒尺寸從幾百納米到20微米，起到

3、了彌散強(qiáng)化作用。同時(shí)稀土元素奪取了鈦基體中的氧，使氧的國溶強(qiáng)化作用減弱，同時(shí)提高了粉末鈦合金基體的塑性，二者共同作用的結(jié)果使強(qiáng)度變化不大，而延伸率得到大大改善。不含稀土的粉末鈦合金室溫延伸率在4-6％左右，添加稀土后純鈦及Ti-Fe-Mo-Al合金的延伸率達(dá)到14-21％，相當(dāng)于該合金鍛造退火態(tài)性能水平。 3)粉末鍛造Ti-Fe-Mo-Al合金的強(qiáng)度和延伸率與粉末燒結(jié)同成分合金的相當(dāng)，而斷面收縮率及疲勞強(qiáng)度比燒結(jié)鈦合金有明顯提高

4、。 4)根據(jù)合金元素對(duì)粉末鈦燒結(jié)致密化促進(jìn)作用及對(duì)合金性能的影響，設(shè)計(jì)了新型低成本的粉末冶金Ti-1.5Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.4Al合金。該合金燒結(jié)態(tài)室溫拉伸性能達(dá)到了熔鍛鈦合金TC4的水平。 5)闡明了Cr3C2在粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al中的行為和作用。在新設(shè)計(jì)的Ti-1.5Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.4Al合金中添加Cr3C2粉末，能原位生成TiC顆粒，同時(shí)Cr固溶到Ti中，形成TiCr固