砂型鑄造及熔模鑄造BT20鈦合金界面反應(yīng)研究.pdf

1、本課題采用真空感應(yīng)熔煉的方式,對BT20鈦合金進(jìn)行重力澆注,利用XRD、SEM、納米壓痕儀等儀器測試手段,研究了合金熔體與三種鑄型的界面反應(yīng)情況,考察了壁厚條件對界面反應(yīng)的影響,對界面反應(yīng)的機(jī)理以及影響因素進(jìn)行了探討,同時討論了界面反應(yīng)層在BT20合金β相區(qū)爐冷、β相區(qū)空冷、兩相區(qū)空冷、兩相區(qū)爐冷時的變化情況。
　　XRD分析表明在鑄型表面有TiO、TiO2、Ca2TiSiO6等相的形成,合金熔體與鑄型在界面處發(fā)生了元素互擴(kuò)散反應(yīng)

2、,其中O與Ti的變化趨勢非常明顯。界面脆性α層由氧化物穩(wěn)定相層、氧固溶層以及Si等間隙元素的富集區(qū)層組成,且鑄件不同部位的界面反應(yīng)層厚度并沒有明顯的差別,即鑄件上的位置效應(yīng)不明顯。
　　合金熔體對鑄型的機(jī)械沖刷作用,有助于激活惰性涂層中的原子,使涂層與熔體之間發(fā)生元素?cái)U(kuò)散。不同鑄型材料會影響界面處的元素?cái)U(kuò)散程度,相同壁厚條件下,ZrO2陶瓷型殼下的擴(kuò)散程度最大,其次為鋯英砂型,ZrO2涂層鋯英砂型擴(kuò)散程度最小。壁厚對界面反應(yīng)也有顯

3、著影響,相同鑄型條件下,30mm厚鑄件的元素?cái)U(kuò)散程度以及反應(yīng)層厚度最大,其次為20mm厚鑄件,10mm鑄件的反應(yīng)程度最輕。納米壓痕分析結(jié)果表明界面處的彈性模量、硬度值、應(yīng)力載荷均大于基體,界面處的納米壓痕值大小與元素?cái)U(kuò)散程度相對應(yīng)。
　　BT20鈦合金不同相區(qū)熱處理后的界面反應(yīng)層與鑄態(tài)相比,間隙原子偏聚區(qū)數(shù)量較多,且比較粗大。當(dāng)基體組織在不同相區(qū)冷卻發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變時,脆性α層的組成并沒有發(fā)生改變;反應(yīng)層在不同相區(qū)熱處理過程中均發(fā)生