Y、Gd、Er影响的Ti-47Al-(2,5)Nb组织和力学性能

Y、Gd、Er影响的Ti-47Al-(2,5)Nb组织和力学性能

论文摘要

采用真空非自耗钨极电弧熔炼炉设备制备含稀土元素Y、Gd、Er的Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金的钮扣锭。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、Instron5569万能电子材料试验机等设备观察和测试铸态合金的显微组织、压缩断口形貌及力学性能。系统研究了稀土元素Y、Gd、Er对Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金显微组织和力学性能的影响。结果如下:通过Miedema模型计算了合金各组元间的生成热和活度系数。稀土元素Y、Gd、Er的物性参数相似,与其它组元间的生成热和活度系数也相近。研究Y对铸造Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金显微组织和力学性能的影响。Y能显著细化铸造Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金的一次和二次枝晶间距。合金的细化程度和稀土相形貌因Y含量的不同而不同。Ti-47Al-2Nb-0.3Y合金的压缩压力、压缩应变和硬度值达到最大值。研究Gd对铸造Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金显微组织和力学性能的影响,分析了Gd析出物的形态、分布及除氧效果与Gd含量的关系。含量为0.15at.% Gd的合金能够显著细化凝固组织,力学性能也达到最优;含0.3at.%Gd合金的树枝晶粗大,力学性能也下降。研究Er对铸造Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金显微组织和力学性能的影响。合金的显微组织随着Er含量的增加由粗大的柱状树枝晶变得更为细小、延长,一次和二次枝晶间距随Er含量的增加而降低。Ti-47Al-5Nb-0.2Er合金的压缩性能、硬度和断口形貌表明该合金具有最佳性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景、目的和意义
  • 1.2 TiAl基合金研究现状
  • 1.2.1 TiAl 基合金的研究历程
  • 1.2.2 Ti-Al 合金相图、显微组织及其力学性能
  • 1.3 合金化对TiAl基合金组织和性能的影响
  • 1.3.1 Nb 对TiAl 基合金相图和性能的影响
  • 1.3.2 稀土元素对TiAl 基合金的影响
  • 1.4 主要研究内容
  • 第2章 实验材料及实验方法
  • 2.1 合金成分的选择及确定
  • 2.2 研究路线
  • 2.3 材料及试样的制备
  • 2.4 试验分析与测试方法
  • 2.4.1 显微组织及相分析
  • 2.4.2 压缩性能的测试
  • 2.4.3 维氏硬度测试
  • 第3章 稀土元素对TIAL 基合金显微组织的影响
  • 3.1 引言
  • 3.2 Ti-Al-Nb-RE 系熔体的热力学
  • 3.2.1 Ti-Al-Nb-RE 系Miedema 模型生成热的计算
  • 3.2.2 Ti-Al-Nb-RE 系各组元活度及活度系数计算
  • 3.3 Y对Ti-47Al-2Nb合金的影响
  • 3.3.1 显微组织
  • 3.3.2 元素分布、稀土相形貌及相组成
  • 3.4 Y对Ti-47Al-5Nb合金的影响
  • 3.4.1 显微组织
  • 3.4.2 稀土析出相形貌及相组成
  • 3.5 Gd对Ti-47Al-2Nb和Ti-47Al-5Nb合金的影响
  • 3.5.1 显微组织
  • 3.5.2 稀土相形貌及相组成
  • 3.6 Er 对Ti47Al基合金的影响
  • 3.6.1 显微组织
  • 3.6.2 稀土相形貌及组成相
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 稀土元素对力学性能的影响
  • 4.1 引言
  • 4.1.1 硬度
  • 4.1.2 断口形貌
  • 4.2 压缩性能
  • 4.2.1 Y 对Ti-47Al-2Nb 合金压缩性能的影响
  • 4.2.2 Y 对Ti-47Al-5Nb 合金压缩性能的影响
  • 4.2.3 Gd 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金压缩性能的影响
  • 4.2.4 Er 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金压缩性能的影响
  • 4.3 硬度
  • 4.3.1 Y 对Ti-47Al-2Nb 合金硬度的影响
  • 4.3.2 Y 对Ti-47Al-5Nb 合金硬度的影响
  • 4.3.3 Gd 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金硬度的影响
  • 4.3.4 Er 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金硬度的影响
  • 4.4 断口形貌
  • 4.4.1 Y 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金断口形貌的影响
  • 4.4.2 Gd 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金断口形貌的影响
  • 4.4.3 Er 对Ti-47Al-2Nb 和Ti-47Al-5Nb 合金断口形貌的影响
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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