粉末冶金TiAl基合金的制备与高温压缩变形行为研究

论文摘要

TiAl基合金因其轻质、高温强度、抗蠕变和抗氧化性能突出等优点,引起了国内外学者的广泛关注。但这类材料的塑性差、高温变形抗力大,使其难以加工成形,阻碍了其实用化。而且采取传统的铸造和热变形加工方法,一般难以获得细小均匀组织。本文采用机械混粉—机械球磨—冷压制坯—真空脱气—反应烧结方法,有望成为制备高性能TiAl基合金的有效途径。本文采用的实验方法是:机械混合1.5h的Ti、Al复合粉,经过0.5h机械球磨,在一定压力下冷压制坯;对粉体坯料进行低温真空反应烧结和高温真空反应烧结,以得到致密度较高的烧结坯。对烧结后的TiAl基合金试样进行高温压缩实验,研究了烧结态TiAl基合金的力学性能,分析了TiAl基合金的高温变形组织演变规律与变形机理。本文重点研究了以下内容。研究了复合粉的冷压制特性,分析了高径比对坯料压制的影响规律;并研究了冷压坯真空脱气的工艺。研究了粉末压制坯料低温真空无压反应烧结过程中的膨胀行为,分析了烧结坯料产生膨胀的主要原因;并提出了能够有效预防坯料膨胀的方法;利用SEM分析了低温反应烧结后的显微组织和Ti-Al反应机理。通过测定坯料在高温烧结后的密度,总结了其体积收缩的规律;利用XRD研究了高温烧结时,反应进行程度与烧结温度、烧结时间的关系;结合Ti-Al合金相图分析了组织生成情况。通过烧结后TiAl基合金试样的高温压缩实验,研究了烧结态TiAl基合金的力学性能,揭示了TiAl基合金屈服强度随温度和应力应变速率的变化规律,利用TEM分析了TiAl基合金的高温变形组织演变规律与变形机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 TiAl基合金的研究及发展现状
• 1.2.1 Ti-Al合金组织
• 1.2.2 TiAl基合金的基本性能
• 1.2.3 TiAl基合金的应用概述
• 1.3 TiAl基合金的制备及加工成形
• 1.3.1 铸造
• 1.3.2 铸锭冶金加工
• 1.3.3 粉末冶金
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 Ti/Al复合粉坯料制备工艺
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 机械球磨制备Ti/Al复合粉的研究
• 2.4 复合粉的冷压制特性
• 2.5 冷压坯真空脱气工艺
• 本章小结
• 第3章 真空反应烧结制备TiAl基合金的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.3 组织结构分析方法
• 3.4 Ti-Al反应机理
• 3.5 烧结的基本过程
• 3.6 低温烧结工艺
• 3.6.1 低温烧结体积膨胀行为
• 3.6.2 体积膨胀的原因分析
• 3.6.3 低温烧结工艺的改进措施
• 3.6.4 低温烧结后TiAl基合金的显微组织
• 3.7 高温烧结工艺
• 3.7.1 高温烧结致密结果及分析
• 3.7.2 高温烧结时的组织分析
• 3.7.3 高温烧结后TiAl基合金的显微组织
• 本章小结
• 第4章 TiAl基合金高温力学性能及变性机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.3 组织结构分析方法
• 4.4 烧结TiAl基合金的高温压缩力学性能
• 4.5 变形机理
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢