Ti-48Al-2Cr-2Nb合金熔模精铸及热处理工艺的研究

论文摘要

本文研究了钛铝基合金熔模精铸氧化物陶瓷型壳的制备工艺,以及热处理工艺对熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织与性能的影响。简单分析了粘结剂对氧化物陶瓷型壳的作用机理,熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb合金与氧化锆陶瓷型壳的界面反应现象,以及热处理过程中组织转变及对性能的影响机理。研究表明,粘结剂主要是通过在焙烧过程中通过晶相转变生成Si-O键来提高型壳强度的。采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂可以改善氧化锆陶瓷型壳的强度,同时能够具有良好的退让性。另外,通过实验确定采用硅溶胶和硅酸乙酯交替作为背层粘结剂制备的氧化锆陶瓷型壳的最佳焙烧工艺是在1000℃保温1小时。熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的铸态组织为粗大的全层片组织,其室温力学性能较差。通过对其与氧化锆陶瓷型壳的界面反应可知,其界面反应层的厚度约为80um,界面反应生成的化合物以及O原子的固溶强化使得界面反应层的硬度显著增加。淬火-回火工艺主要是通过在淬火过程生成大量的非平衡组织,如位错、层错、反向畴错等,这些组织含有大量的缺陷,从而提供了大量的形核位置,细化了合金晶粒和层片尺寸。循环热处理工艺主要是通过在回火过程中的不连续粗化反应来细化合金的组织,循环次数和保温时间对循环热处理的效果有明显的影响。淬火-回火工艺和循环热处理工艺都通过细化熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的组织改善了其室温力学性能,如淬火-回火工艺将合金的室温延伸率提高至0.88%,而经过循环热处理后合金的室温延伸率也达到了0.68%。通过对合金的室温拉伸断口分析可知,热处理后合金的室温拉伸断裂方式仍以穿层片断裂为主,没有出现明显的屈服。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 钛铝基合金的研究进展
• 1.1.2 钛铝基合金的成形工艺
• 1.1.3 钛铝基合金熔模精铸工艺的研究进展
• 1.1.4 熔模精铸钛铝基合金应用进展
• 1.1.5 钛铝基合金热处理工艺的研究进展
• 1.2 课题研究的目的、意义及主要研究内容
• 1.2.1 课题研究的目的和意义
• 1.2.2 主要研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验流程设计
• 2.2 型壳的制备
• 2.2.1 粘结剂的选择
• 2.2.2 型壳用耐火材料的选择
• 2.3 合金组织观察及性能分析
• 2.3.1 显微组织及相组成分析
• 2.3.2 合金力学性能分析
• 第3章 精密铸造钛铝基合金陶瓷型壳性能研究
• 3.1 实验用型壳的制备
• 3.1.1 涂料的配制和涂挂
• 3.1.2 型壳脱蜡与焙烧
• 3.2 型壳强度分析
• 3.2.1 粘结剂对型壳强度的影响机理
• 3.2.2 型壳强度的测定
• 3.3 型壳退让性的研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 Ti-48Al-2Cr-2Nb 合金铸态组织及性能分析
• 4.1 合金的制备
• 4.1.1 熔模型壳的制备
• 4.1.2 合金的成分
• 4.1.3 合金的浇注及熔炼
• 4.2 铸态合金显微组织及相组成分析
• 4.3 铸态合金的力学性能
• 4.3.1 拉伸性能
• 4.3.2 断裂韧性与抗弯强度
• 4.4 熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb 合金界面反应的研究
• 4.4.1 界面反应层形貌
• 4.4.2 界面反应层的硬度变化
• 4.4.3 界面反应机理的研究
• 4.5 本章小结
• 第5章 热处理工艺对熔模精铸Ti-48Al-2Cr-2Nb 合金显微组织及力学性能的影响
• 5.1 热处理工艺的选定
• 5.2 淬火-回火工艺对合金组织的影响
• 5.2.1 淬火过程组织的转变
• 5.2.2 热处理裂纹的产生
• 5.2.3 回火和固溶过程的组织转变
• 5.3 淬火-回火工艺对合金性能的影响
• 5.4 循环热处理对合金组织的影响
• 5.5 循环热处理工艺对合金性能的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢