稀土Y對Ti-48Al-2Nb-2Cr合金組織及性能的影響.pdf

1、TiAl合金具有低密度、高比強(qiáng)度與彈性模量、良好的蠕變性能及高溫性能，是本世紀(jì)最有潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料之一，引起航天航空、汽車、化工等領(lǐng)域眾多研究者的青睞。然而TiAl合金室溫塑性低及800℃以上高溫抗氧化能力的不足制約了其快速規(guī)模化應(yīng)用。合金化是改善TiAl合金塑性及高溫抗氧化性能的有效手段之一，本文采用水冷水冷銅坩堝高真空懸浮熔煉制備了添加稀土Y元素的Ti-48Al-2Nb-2Cr-xY(x=0.1，0.3，0.5)合金，分析了Y

2、元素對TiAl合金組織、力學(xué)性能及抗氧化性能的影響。
　　研究發(fā)現(xiàn)稀土Y元素顯著細(xì)化了Ti-48Al-2Nb-2Cr-xY合金的樹枝晶組織，隨著Y元素的添加，細(xì)化效果越發(fā)顯著。Y元素還可以細(xì)化合金的片層間距，0.3at％Y合金添加具有最細(xì)的片層間距，過量的Y元素粗化了片層間距。Y元素在凝固前沿富集，在凝固前沿液中產(chǎn)生附加成分過冷促進(jìn)促進(jìn)形核、在晶界處生成YAl2相釘扎晶界抑制長大是Y細(xì)化組織的主要機(jī)制。Y元素提高了Ti-48Al-

3、2Nb-2Cr-xY合金壓縮性能，壓縮率隨著Y含量的增加一直增加，而屈服強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度先增加增加后減小，0.3at％Y合金具有最大的抗壓強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度，當(dāng)Y含量繼續(xù)添加時，抗壓強(qiáng)度反而降低，壓縮性能與硬度變化規(guī)律相同，滿足Hall-Petch關(guān)系。
　　1330℃/30min/FC熱處理后，Y元素細(xì)化了Ti-48Al-2Cr-2Nb-xY合金全片層組織，片層團(tuán)尺寸從0at％Y時800μm降到0.5at％Y時180μm;當(dāng)Y含量不超

4、過0.3at％時，Y細(xì)化了片層間距，Y添加為0.5at％時，片層間距開始粗化;在α單相區(qū)通過調(diào)整熱處理溫度、時間，可以小范圍控制片層團(tuán)尺寸;采用雙溫?zé)崽幚碇贫扔行Ъ?xì)化了Ti-48Al-2Cr-2Nb-(0，0.3)Y合金片層團(tuán)尺寸，0.3at％Y元素合金化配合雙溫?zé)崽幚碇贫群唵斡行У貙i-48Al-2Cr-2Nb合金全片層尺寸從單級熱處理制度得到的800μm降至100μm以下。
　　0.3at％Y提高了Ti-48Al-2Cr-2