B和La及Ce对Ti44Al6Nb合金组织和力学性能的影响

论文摘要

本文通过在Ti44Al6Nb合金中加入不同量的B及稀土元素La、Ce制备了不同的高铌钛铝合金锭,研究这些锭的组织和性能,获得了B、La和Ce对Ti44Al6Nb合金凝固组织和力学性能的影响规律和影响机理,得到了具有较好组织和性能的高铌合金成分。表面质量最好的是添加B的合金,其次是添加Ce的合金,而La的含量越多合金表面质量越不好。对Ti44Al6Nb的显微组织研究表明,其组织几乎均为细小的等轴晶组织。其中加入B的Ti44Al6Nb组织与原组织相比晶粒非常细小,细化效果最为明显,且随B含量的增加,晶粒尺寸由1143 m减小到88 m,而且组织均为等轴晶。B通过异质形核达到细化作用。加入稀土元素后La后组织由两相也转化为等轴晶,当La含量在0.9 at %时细化效果最好。添加Ce时,随着Ce的增加Ti44Al6Nb合金晶粒尺寸由1421 m减小到648 m。La和Ce都具有阻碍晶粒长大,在结晶前沿形成成分过冷增加形核动力而达到细化目的。添加La和B共同作用时,随着La和B增加,Ti44Al6Nb合金组织细化也非常明显且越来越细小;添加La和Ce虽然对Ti44Al6Nb合金组织有细化效果,但是当La为1.2 %,Ce为0.2%时晶粒反而粗大了。分别测试了添加不同含量的B及稀土合金元素La、Ce的Ti44Al6Nb的原始铸态的压缩性能,证明了B及稀土元素La的添加对其韧性和塑性有很大的提高。特别是含硼合金中,极限压缩强度可以达到2030.50 MP,压缩率最高可达到30%。而Ce对Ti44Al6Nb合金的塑性和韧性没有太大的改善。扫面电镜断口分析表明含B和La合金中以穿晶断裂为主,含Ce合金的断裂方式是解理断裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 钛铝基合金国内外研究现状
• 1.2.1 钛铝合金种类
• 1.2.2 TiAl 合金的应用
• 1.2.3 高铌钛铝合金性能的研究
• 1.2.4 TiAl 合金制备工艺
• 1.3 合金元素及稀土元素对 TiAl 合金性能的影响规律及机理
• 1.3.1 细化晶粒对 TiAl 基合金力学性能的影响
• 1.3.2 TiAl 基合金的合金化
• 1.3.3 稀土在金属材料中的应用
• 1.3.4 TiAl 合金断裂机理
• 1.4 本文的研究意义及主要研究内容
• 第2章 研究路线及实验方法
• 2.1 试验材料及实验设备
• 2.1.1 合金材料的选择
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 制备高铌钛铝基合金锭原料
• 2.2.2 制备高铌钛铝基合金锭过程
• 2.2.3 分析与测试方法
• 第3章 B、La 和Ce 对Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织影响
• 3.1 B 对Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织的影响
• 3.1.1 B 对 Ti44Al6Nb 合金表面质量的影响
• 3.1.2 B 对 Ti44Al6Nb 合金宏观组织的影响
• 3.2 La 对 Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织的影响
• 3.2.1 La 对 Ti44Al6Nb 合金表面质量的影响
• 3.2.2 La 对 Ti44Al6Nb 合金宏观组织影响
• 3.3 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织影响
• 3.3.1 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金表面质量的影响
• 3.3.2 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金宏观组织的影响
• 3.4 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织的影响
• 3.4.1 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金表面质量的影响
• 3.4.2 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金宏观组织的影响
• 3.5 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金锭表面质量和宏观组织的影响
• 3.5.1 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金表面质量影响
• 3.5.2 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金宏观组织的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 B、La 和Ce 对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织的影响及细化机理
• 4.1 B 对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织影响规律及细化机理
• 4.1.1 B 对 Ti44Al6Nb 合金显微组织影响规律
• 4.1.2 B 对 Ti44Al6Nb 合金的细化机理
• 4.2 La 对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织影响规律及细化机理
• 4.2.1 La 对 Ti44Al6Nb 合金显微组织影响规律
• 4.2.2 La 对 Ti44Al6Nb 合金的细化机理
• 4.3 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织影响规律及细化机理
• 4.3.1 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金显微组织影响规律
• 4.3.2 Ce 对 Ti44Al6Nb 合金的细化机理
• 4.4 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织影响规律及细化机理
• 4.4.1 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金微观组织的影响
• 4.4.2 La 和Ce 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金的细化规律及机理
• 4.5 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金锭显微组织影响规律及细化机理
• 4.5.1 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金锭微观组织的影响
• 4.5.2 B 和La 共同作用对 Ti44Al6Nb 合金细化规律及机理
• 4.6 本章小结
• 第5章 B、La 和Ce 对 Ti44Al6Nb 合金锭力学性能的影响及断裂机理
• 5.1 B 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响
• 5.1.1 不同B 含量Ti44Al6Nb 合金力学性能测试
• 5.1.2 B 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响规律
• 5.1.3 Ti44Al6Nb B 合金断口分析及断裂机制
• 5.2 La 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响
• 5.2.1 不同La 含量Ti44Al6Nb 合金的力学性能
• 5.2.2 La 对Ti44Al6Nb 合金力学性能影响规律
• 5.2.3 Ti44Al6Nb La 合金断口分析及断裂机制
• 5.3 Ce 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响
• 5.3.1 不同Ce 含量Ti44Al6Nb 合金的力学性能
• 5.3.2 Ce 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响规律
• 5.3.3 Ti44Al6Nb Ce 合金断口分析及断裂机制
• 5.4 La 和Ce 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响
• 5.4.1 Ti44Al6Nb La Ce 合金的力学性能
• 5.4.2 La 和Ce 对Ti44Al6Nb 合金力学性能影响规律
• 5.4.3 Ti44Al6Nb La Ce 合金断口分析及断裂机制
• 5.5 La 和B 对Ti44Al6Nb 合金力学性能的影响
• 5.5.1 La 和B Ti44Al6Nb 合金的力学性能
• 5.5.2 La 和B 对Ti44Al6Nb 合金力学性能影响规律
• 5.5.3 Ti44Al6Nb La B 合金断口分析及断裂机制
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢