微合金化及制備工藝對(duì)TiAl基合金組織和性能的影響.pdf

1、TiAl基合金由于具有密度低、高溫強(qiáng)度好、阻燃、抗氧化和抗蠕變能力強(qiáng)等特點(diǎn)，作為新型輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料，在航空航天領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿?。本文利用高能球磨—冷壓成形—真空燒結(jié)工藝制備TiAl基合金，研究微合金化對(duì)TiAl基合金組織和性能的影響，并以添加Y的TiAl基合金的燒結(jié)工藝進(jìn)行優(yōu)化研究。所開展的工作和取得的創(chuàng)新成果如下:
　　(1)研究了燒結(jié)工藝為600℃×2 h+800℃×2 h+1000℃×2h+1250℃×2 h的不

2、同配方（基礎(chǔ)型，添加Sn型，添加Y型，添加La2O3型，添加鍍鎳石墨烯型）的TiAl基合金的組織與性能。結(jié)果表明:主要組成相均為TiAl、TiAl3、Ti3Al以及Ti相;組織中都有大量較大的空隙，在沒有空隙的區(qū)域，顯微組織較好，為單相γ組織，受空隙影響區(qū)別不大;孔隙率都較高(29～30％);與基礎(chǔ)型合金的硬度(453.3 HV)相比，添加釔粉、氧化鑭都能提高合金的硬度(增幅分別為18.6％、27.8％)，而添加錫粉會(huì)降低合金的硬度（降

3、幅8％）;與基礎(chǔ)型合金的抗酸蝕性能（質(zhì)量損失0.09637 g/cm2）和抗高溫氧化性能(氧化增重0.22548g/cm2)相比，添加Sn會(huì)降低合金的抗酸蝕性能（減少1.3倍）和抗高溫氧化性能（降幅6％）;添加Y能提高合金的抗酸蝕性能（提高4.6倍）和抗高溫氧化性能（增幅7％）;在對(duì)合金的抗高溫氧化性能影響不大的情況下（降幅1％），添加La2O3大幅提高了合金的抗酸蝕性能（提高25倍）;添加鍍鎳石墨烯顯著降低合金的抗高溫氧化性能（降幅4

4、5％）;添加Sn、Y、La2O3和鍍鎳石墨烯都會(huì)降低合金的耐磨性。綜上所述，添加Y和添加La2O3的合金具有較好的綜合性能。
　　(2)研究了燒結(jié)工藝優(yōu)化(600℃×2h+800℃×2 h+1100℃×4 h)后的添加Y的TiAl基合金的組織和性能。結(jié)果表明:與未優(yōu)化燒結(jié)的合金相比，優(yōu)化燒結(jié)后的合金組成相中沒有低密度的TiAl3相;空隙大幅減少，顯微組織也為γ相，存在成分偏析;孔隙率降低（9.6％，降幅67.3％）、硬度降低(30

5、0HV，降幅44.2％);抗酸蝕性能得到很大提高（質(zhì)量損失0.00487 g/cm2，降幅71.6％）;抗高溫氧化性能得到很大提高（氧化增重0.13572 g/cm2，降幅35.0％）;耐磨性得到很大提高（磨損體積0.18 mm3，降幅60％）。
　　(3)研究了復(fù)燒(600℃×2h+800℃×2h+1000℃×2h+1250℃×2 h)后的添加Y的TiAl基合金的組織和性能。結(jié)果表明:與優(yōu)化燒結(jié)的合金相比，復(fù)燒后的合金具有相同的

6、相組成;組織更為均勻致密，顯微組織也為γ相，仍存在成分偏析;更低的孔隙率（6.6％，降幅31.2％）、更高的硬度（380 HV，增幅26.7％）;更好的抗酸蝕性能（質(zhì)量損失0.00375 g/cm2，降幅23.0％）;更好的抗高溫氧化性能（氧化增重0.11893 g/cm2，降幅12.4％）;更高的耐磨性（磨損體積0.17mm3，降幅5％）。
　　本文首次發(fā)現(xiàn)添加Y能提高TiAl基合金的抗酸蝕性能和抗高溫氧化性能，尤其是添加La2