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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Α1疚睦酶吣芮蚰ァ鋲撼尚巍婵諢Y(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(kāi)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(méi)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(méi)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
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