粉末冶金制備Ti-45Al-5Nb合金工藝及其組織性能研究.pdf

1、TiAl合金在高溫環(huán)境中優(yōu)異的綜合力學性能和抗氧化能力,使其在高溫應用領域如航空發(fā)動機等具有極大的潛力。然而,TiAl合金固有的室溫低塑性限制了它的廣泛應用。因此,提高室溫塑性,改善高溫變形能力是未來研究的主題。而高鈮TiAl合金在這方面前景廣闊。
　　本論文以元素粉末為原材料,采用機械球磨﹢真空熱壓燒結﹢熱處理和等溫鍛造的工藝制備Ti-45Al-5Nb合金。燒結溫度分別為1250℃、1300℃、1350℃;1250℃和1300℃

2、燒結坯熱處理條件為1325℃/2h,1350℃燒結坯熱處理條件為1350℃/2h;等溫鍛造溫度為1250℃。對各工藝中材料組織性能的演變進行了研究,系統(tǒng)分析了工藝條件、顯微組織和力學性能三者之間的聯(lián)系。
　　機械球磨工藝制備Ti-45Al-5Nb成分的復合粉末,粉末充分均勻細化。復合粉末經(jīng)過8h球磨達到最佳,其平均顆粒尺寸為20.8μm。分析表明,經(jīng)過球磨的復合粉末沒有出現(xiàn)合金化。
　　1250℃和1300℃的燒結坯料均得到

3、細小的近γ組織,晶粒尺寸為10-20μm,其中1300℃晶粒略大;1350℃燒結坯得到近片層組織,尺寸為25-35μm,三者均有B2相顆粒存在。另外,三種燒結坯均存在局部Nb富集,且1350℃燒結時Nb的富集促進了大尺寸片層的形成。三種燒結坯室溫脆性明顯,最高壓縮強度達到1844MPa。在850℃拉伸時,1350℃燒結坯強度和延伸率顯著優(yōu)于其他溫度燒結坯。
　　經(jīng)過熱處理后,1250℃和1300℃燒結坯近γ組織消失并形成細小全片層

4、組織,而1350℃燒結坯組織中的粗大片層得到明顯地細化,片層分布更緊密均勻,同時細小的γ等軸組織消失。三種材料的片層組織均有非常細小的B2相顆粒析出。經(jīng)過熱處理后1250℃和1300℃燒結坯強度均達到350MPa以上,且延伸率均提升了近150％;1350℃燒結坯強度達到426MPa。研究發(fā)現(xiàn),變形溫度和應變速率對合金高溫流變應力影響突出。
　　經(jīng)等溫鍛造合金組織明顯細化,而含高Nb的部分片層組織受固熔強化作用,僅發(fā)生轉動和彎曲,均