Ti-Si-Al-La系合金力学性能及相图研究

论文摘要

本论文研究了Ti-Si-Al-La系合金的微观组织与力学性能。确定了钛、硅、铝和镧的最佳配比及成分,并对其合金化处理后的微观组织、力学性能和平衡相图等进行了深入细致的探讨。观察到在不同La含量的Ti-Si-Al合金中,Ti-Si-Al合金具有最好的微观组织与力学性能。同时,在探讨稀土La对Ti-Si-Al合金组织与性能影响的基础上,介绍了合金元素Nb对Ti-Si-Al-La合金的微观组织与力学性能的影响。对RE（Y、La）-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面进行了研究。结果表明,在Ti-Si-Al合金中加入微量RE（La）可以明显改善合金的微观形貌,提高合金的强度、抗变形能力和塑性等。但RE（La）含量过高会导致合金组织恶化与性能降低。在Ti-Si-Al-La合金中加入适量的合金元素Nb,可以很明显改善合金的微观组织结构,提高了合金的强度、抗变形能力和塑性等性能。通过对81个合金试样的制备和分析,得出了与多元钛合金开发密切相关的Y-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面。该截面包括12个单相区、21个两相区和10个三相区。验证了在本实验条件下化合物Y2Si3是不存在的;该截面中没有发现未知的三元化合物存在。通过对79个平衡合金试样的制备和分析,得出了与多元钛合金开发密切相关的La-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面。它包括14个单相区、25个两相区和12个三相区。验证了化合物Ti5Si4和La2Si3的存在,而在整个实验过程中没有发现未知的三元化合物存在。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 钛合金的特点与应用现状
• 1.2.1 钛合金的特点
• 1.2.2 钛合金的应用现状
• 1.3 Ti-Si共晶合金的特点、研究现状与应用前景
• 1.3.1 Ti-Si共晶合金的优点
• 1.3.2 Ti-Si共晶合金的研究现状
• 1.3.3 Ti-Si共晶合金的缺点
• 1.3.4 Ti-Si共晶合金的应用前景
• 1.4 钛基材料的合金化研究
• 1.4.1 合金化原理的应用
• 1.4.2 Ti-Si共晶合金的稀土合金化
• 1.4.3 Al作为合金化元素对Ti-Si合金的影响
• 1.4.4 Nb作为合金化元素对Ti-Si合金的影响
• 1.4.5 其他合金化元素
• 第二章 Al、La对Ti-Si共晶合金组织与力学性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验原材料与药品
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 试样的制备
• 2.2.4 组织和性能测试分析
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 稀土元素La对Ti-Si-Al合金的影响
• 2.4 小结
• 第三章 RE（Y、La）-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面
• 3.1 前言
• 3.1.1 RE（Y、La）、Ti和Si的原子参数
• 3.1.2 Y-Ti二元系
• 3.1.3 La-Ti二元系
• 3.1.4 Ti-Si二元系
• 3.1.5 Y-Si二元系
• 3.1.6 La-Si二元系
• 3.1.7 Y-Ti-Si三元系
• 3.1.8 La-Ti-Si三元系
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 试样的制备
• 3.2.2 合金试样的均匀化热处理
• 3.2.3 粉末试样的制备
• 3.2.4 X射线衍射法
• 3.2.5 衍射仪的基本原理与构造
• 3.2.6 实验条件的选择
• 3.2.7 差热分析法（DTA）
• 3.2.8 相界的测定
• 3.2.9 金相分析法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 Y-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面
• 3.3.2 La-Ti-Si三元系合金相图500℃等温截面
• 3.3.3 二元化合物的讨论
• 3.3.4 三相区的讨论
• 3.4 小结
• 3.4.1 Y-Ti-Si三元体系等温截面相图
• 3.4.2 La-Ti-Si三元体系等温截面相图
• 第四章 结论
• 本课题的创新与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况