Hf、B合金化及热处理对TiAl基合金组织的影响

论文摘要

为了提高Ti-46Al合金综合力学性能,扩大其应用范围,本文采用Hf、B合金化及热处理的方法研究了Ti-46Al合金细化技术。首先探讨了Hf、B对Ti-46Al合金凝固组织的影响,结果表明:Hf明显细化Ti-46Al二元合金组织,随Hf量的增加,晶粒尺寸减小,当加入7at.%Hf后,晶粒可由二元合金的1mm细化到400μm;Hf对Ti-46Al-0.2B三元合金也有细化作用,随Hf量的增加,晶粒尺寸减小,但Hf加入量超过5at.%时,晶粒尺寸开始出现一定程度的增大。B元素对Ti-46Al-7Hf合金晶粒细化作用非常明显,随B量增加,晶粒尺寸减小,当加入1.0at.% B,合金可细化到100μm。Hf、B的加入一方面可以产生成分过冷,细化合金的枝晶干和一次枝晶;另一方面可促进合金中出现B2相,B2相的增加可以抑制包晶转变中晶粒长大,从而细化组织。其次,研究了淬火-回火热处理工艺参数对Ti-46Al-5Hf合金组织的影响规律,结果表明:在α单相区固溶并淬火后,合金组织由柱状晶转变为成分均匀的块状组织,经回火空冷后组织为近全层片组织;采用较高的固溶温度,较短的固溶时间,采用较高的回火温度和较短的回火时间可获得均匀细小组织,防止层片中不连续粗化。最佳的热处理工艺为:1400℃、1h固溶后50℃热水淬火,然后1280℃、3h回火空冷。最后,在最佳热处理工艺参数下,研究Hf、B含量对淬火-回火组织的影响,研究表明:在不含B时,随Hf含量的增加,合金的淬火回火组织逐渐细化;当B含量一定时,随Hf含量增加,合金淬火回火组织由近全层片组织逐渐转变为双态组织;当Hf含量一定时,随着B含量增加,合金淬火回火组织中未转变的层片组织增多;Hf和B可以稳定合金铸态层片组织,抑制合金回火空冷中层片组织的生成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 TiAl 基合金国内外研究现状
• 1.2.1 TiAl 基合金的相组成
• 1.2.2 双相γ-TiAl 基合金研究现状
• 1.2.3 双相γ-TiAl 基合金典型组织及组织与性能关系
• 1.3 合金元素的作用
• 1.3.1 合金元素对TiAl 合金组织和性能的影响
• 1.3.2 Hf 对 TiAl 合金性能的影响
• 1.4 热处理工艺和机理的研究进展
• 1.4.1 淬火-回火/时效处理
• 1.4.2 循环热处理
• 1.5 本文研究的内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 合金成分及原材料的选择
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 TiAl 基合金铸锭的制备
• 2.3.2 热分析
• 2.3.3 热处理工艺制度
• 2.3.4 合金锭的处理及其分析方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 Hf、B 对 TiAl 合金凝固组织影响
• 3.1 Ti-46Al 二元合金纽扣铸锭组织
• 3.1.1 宏观组织
• 3.1.2 微观组织
• 3.2 Hf 对 TiAl 合金凝固组织的影响
• 3.2.1 Hf 对TiAl 合金宏观组织的影响
• 3.2.2 合金X 射线衍射分析
• 3.2.3 合金显微组织分析
• 3.3 Hf 对 Ti-46Al-0.2B 合金凝固组织的影响
• 3.3.1 Hf 对 Ti-46Al-0.2B 合金宏观组织的影响
• 3.3.2 合金显微组织分析
• 3.4 B 对 Ti-46Al-7Hf 合金凝固组织的影响
• 3.4.1 B 对Ti-46Al-7Hf 合金宏观组织的影响
• 3.4.2 x 射线衍射分析
• 3.4.3 合金显微组织分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 热处理工艺对 TiAl 基合金组织的影响
• 4.1 固溶热处理对 TiAl 基合金组织的影响
• 4.1.1 淬火组织
• 4.1.2 固溶温度对淬火-回火层片组织的影响
• 4.1.3 固溶时间对淬火-回火组织的影响
• 4.2 回火热处理对淬火-回火组织的影响
• 4.2.1 回火温度对淬火-回火组织的影响
• 4.2.2 回火时间对淬火-回火组织的影响
• 4.3 合金化元素 Hf 含量对淬火-回火组织的影响
• 4.4 Hf 和 B 综合作用对合金淬火-回火组织的影响
• 4.4.1 Hf 对 Ti-46Al -0.2B 合金淬火-回火组织的影响
• 4.4.2 B 对Ti-46Al-7Hf 合金淬火-回火组织的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢