TiAl合金精密铸造工艺对其组织和性能的影响

论文摘要

本文研究了Ti45Al5Nb0.3Y合金熔模精密铸造工艺对其组织和性能的影响。结果表明,TiAl合金的组织形貌随着铸造工艺的变化发生了明显变化。浇注温度、离心转速、型壳预热温度、型壳材料对合金晶粒度的影响显著。由于试样较小,界面反应不是非常剧烈,反应层厚度变化不大,铸造工艺对界面反应的影响并不显著。离心浇注后,富Y相形态呈多样性,在晶粒内部、晶界分布弥散。选取离心转速为200rpm的试样,当试样位置逐渐远离端部时,晶粒由等轴晶向柱状晶逐渐变化。浇注温度、离心转速、型壳预热温度、面层型壳材料对TiAl合金力学性能有较大的影响。当浇注温度为1650℃;离心转速为400rpm;型壳预热温度为300℃时,TiAl合金的性能最好。在经过900℃退火处理后其平均抗拉强度为370.8MPa。TiAl合金750℃高温力学性能优于常温力学性能,其抗拉强度为364.2MPa,同时存在2.9%的延伸率。常温下断口形貌为沿片层的解理断裂、穿层断裂和沿晶断裂。高温断口主要的断裂方式为解理断裂,含有穿层断裂和少量的韧窝断裂,断口形貌表现出撕裂痕迹。在Ti45Al5Nb0.3Y的熔模铸造中,主要的缺陷有卷入性气孔、缩孔、热裂纹、欠浇等。型壳预热温度和浇注温度对TiAl合金热裂倾向有非常大的影响,提高型壳预热温度,降低浇注温度皆能降低热裂纹倾向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3.1 TiAl合金的发展
• 1.3.2 TiAl合金的精密铸造
• 1.3.3 离心铸造
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 型壳的制备和实验方法
• 2.1 实验材料准备
• 2.1.1 材料的成分
• 2.2 蜡模设计及模具
• 2.3 实验用型壳的制备
• 2.3.1 耐火材料的选择
• 2.3.2 粘接剂的选择
• 2.3.3 涂挂涂料的配置
• 2.3.4 型壳撒砂和干燥
• 2.3.5 脱蜡和焙烧
• 2.4 合金的熔炼
• 2.4.1 熔炼设备
• 2.4.2 合金熔炼过程
• 第3章 试样组织分析及缺陷分析
• 3.1 熔模铸造TiAl铸件铸造缺陷分析
• 3.1.1 气孔
• 3.1.2 飞溅的液滴
• 3.1.3 热裂
• 3.1.4 表面质量
• 3.1.5 缩孔
• 3.1.6 欠浇
• 3.2 试样组织分析
• 3.2.1 Ti45Al5Nb0.3Y原始组织
• 3.2.2 Ti45Al5Nb0.3Y浇注后组织
• 3.3 浇注工艺对TiAl合金组织和形貌的影响
• 3.3.1 浇注温度对TiAl合金组织的影响
• 3.3.2 型壳预热温度对TiAl合金组织的影响
• 3.3.3 离心转速对TiAl合金组织的影响
• 3.3.4 型壳材料对TiAl合金组织的影响
• 3.3.5 TiAl合金试样的不同部位的组织形貌
• 3.3.6 铸造工艺对TiAl合金析出相的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 铸造工艺对TiAl合金力学性能影响的研究
• 4.1 前言
• 4.2 铸造工艺对TiAl合金常温力学性能的影响
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 实验结果分析
• 4.2.3 浇注温度对TiAl合金力学性能的影响
• 4.2.4 型壳预热对TiAl合金力学性能的影响
• 4.2.5 离心转速TiAl合金力学性能的影响
• 4.2.6 面层材料对TiAl合金力学性能的影响
• 4.2.7 退火处理对TiAl合金力学性能的影响
• 4.3 TiAl合金的高温力学性能
• 4.4 断口形貌观察
• 4.4.1 室温断口形貌
• 4.4.2 高温断口形貌
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢