氩氢混合气氛下电弧重熔TC4合金的氧含量变化规律

氩氢混合气氛下电弧重熔TC4合金的氧含量变化规律

论文摘要

本文主要研究了在氩氢混合气氛中反应性电弧重熔Ti6Al4V合金对合金中氧含量的影响,主要包括三个部分:一是在Ti6Al4V加入TiO2后组织的变化以及氩氢气氛中重熔不同氧含量的Ti6Al4V合金后组织的变化;二是不同熔炼方式对加氢后合金的氧含量及硬度的变化的影响;三是重熔过程中可能产生的各种气体的热力学分析。加入TiO2后的Ti6Al4V的组织以马氏体为主,且随着氧含量的增大合金中的马氏体层片变得越来越粗大;在氩氢气氛中重熔后,合金的组织有了明显的细化。初始氧含量小于1.02%的钛合金加氢后呈网篮状,大于1.02%的钛合金加氢后为板条状的马氏体。增加熔炼时间或增加熔炼次数均能对合金的组织产生影响。在氩氢气氛中重熔,加氢后不同氧含量的Ti6Al4V合金中氧含量都有了不同程度的降低,初始氧含量越大的钛合金加氢一次后氧含量降低的幅度越大;在增加熔炼次数之后,初始氧含量为1.62%的钛合金中的氧含量降低到一个比较稳定的值0.25%左右;在增加熔炼时间之后,初始氧含量为0.42%、1.62%的钛合金都能降低到0.25%左右。在加入TiO2后钛合金的硬度随着氧含量的增大而显著增大,选择不同的熔炼方式在氩氢气氛中重熔,不同氧含量的Ti6Al4V合金的硬度都有了不同程度的降低。由钛合金重熔过程的热力学计算可知:重熔过程中Ti、Al、V的活度随着温度的增加而略有增加,其中Ti的活度最大;蒸气压也随着温度的增加而显著增加,其中Ti的蒸汽压要远远大于Al、V;挥发速率也随着温度的增加而增加,其中Ti的挥发速率也要远大于Al、V。同时从热力学计算结果可以看出,熔炼过程可能生成了挥发性的氧化物为:TiO、Al2O、Al2O2、V2O5,而由对比可以看出V2O5的自由能要远低于其他的氧化物,反应的初期可以生成挥发性氧化物Al2O、Al2O2、V2O5,而反应的后期当温度超过2000℃时,V、Al都不能生成挥发性氧化物,挥发性氧化物的温度区间变小。同时由温度场的模拟可以得出,氢电弧熔炼过程可以达到生成氧化物所需要的温度。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 本论文的学术背景及其理论与实际意义
  • 1.2 国内外研究进展
  • 1.2.1 国外研究进展
  • 1.2.2 国内研究进展
  • 1.3 相关领域的研究进展
  • 1.4 本论文主要研究内容
  • 1.4.1 本课题研究主要研究内容
  • 第2章 材料及实验方法
  • 2.1 研究方案
  • 2.2 实验用材料
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 铸锭的制备
  • 2.3.2 化学成分分析试验
  • 2.3.3 显微组织与结构观察
  • 2.3.4 性能试验-显微硬度试验
  • 第3章 氢和氧对钛合金组织的影响
  • 3.1 前言
  • 3.2 钛合金置氢
  • 3.3 氢电弧重熔后对钛合金中组织的影响
  • 3.3.1 加氢前后的宏观组织对比
  • 3.3.2 加氢前后微观组织对比
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 氢对钛合金中氧含量及硬度的影响
  • 2后对钛合金中相的影响'>4.1 加入TiO2后对钛合金中相的影响
  • 4.2 重熔后对钛合金中氧含量的影响
  • 4.2.1 单次重熔对钛合金中氧含量的影响
  • 4.2.2 增加重熔时间对钛合金中氧含量的影响
  • 4.2.3 增加重熔次数对钛合金中氧含量的影响
  • 4.3 重熔后对钛合金硬度的影响
  • 4.4 加氢重熔后对合金主要元素含量的影响
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 重熔过程的热力学计算
  • 5.1 引言
  • 5.2 重熔过程中各主要元素活度与温度的关系
  • 5.3 重熔过程中各主要元素的蒸气压与温度的关系
  • 5.4 重熔过程中可能存在反应的吉布斯自由能与温度的关系
  • 5.4.1 熔体中Al可能生成的氧化物
  • 5.4.2 熔体中Ti可能生成的氧化物
  • 5.4.3 熔体中V可能生成的氧化物
  • 5.4.4 结果分析
  • 5.5 重熔过程中的各金属元素的挥发速率
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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