γ-TiAl基合金的脈沖電流輔助燒結(jié)及組織性能研究.pdf

1、γ-TiAl基合金由于其低密度、高彈性模量、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗氧化性能，成為極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料，但是其室溫脆性差和難加工性成為實(shí)際應(yīng)用的最大障礙。由于γ-TiAl合金的強(qiáng)度和塑性強(qiáng)烈依賴于微觀組織的尺寸和形貌，傳統(tǒng)上常采用不同方法細(xì)化組織以改善加工性能，但這些方法多工藝復(fù)雜、成本高昂，不利于工程應(yīng)用。本文采用工藝簡(jiǎn)單、短時(shí)、節(jié)能的脈沖電流輔助燒結(jié)技術(shù)，制備出致密、均勻、具有不同微觀組織的γ-TiAl基合金，并通過控制微觀組織的方法改

2、善了室溫脆性、實(shí)現(xiàn)了低溫超塑性。
　　在制備過程中，研究了升溫速度、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)制備的合金微觀組織的影響。通過升溫速度2~9℃?s，燒結(jié)溫度1200～13001?℃，燒結(jié)時(shí)間5～15min的范圍內(nèi)試驗(yàn)，確定1250℃的燒結(jié)溫度和5min的燒結(jié)時(shí)間較利于獲得致密、均勻、細(xì)小的微觀組織。
　　以4.5、3.8、3、2.5、2℃?s速度升溫至1250℃燒結(jié)5min工藝條件下1?分別得到了等軸細(xì)晶近γ組織、細(xì)晶雙態(tài)

3、組織、近片層組織、細(xì)全片層組織、粗全片層組織。研究發(fā)現(xiàn)，這些組織中的晶粒尺寸、片層團(tuán)體積分?jǐn)?shù)、片層間距對(duì)室溫力學(xué)性能產(chǎn)生很大影響。其中雙態(tài)組織室溫綜合力學(xué)性能較好，室溫延伸率達(dá)到4.51％，室溫脆性得到改善。
　　針對(duì)等軸細(xì)晶γ-TiAl基合金不同溫度拉伸性能對(duì)比發(fā)現(xiàn)，制備的γ-TiAl基合金存在強(qiáng)度的反常溫度效應(yīng)，具體表現(xiàn)為20℃~600℃，試件強(qiáng)度體現(xiàn)正溫度系數(shù)。研究表明這種反常溫度效應(yīng)是由于隨著測(cè)試溫度的升高，大量缺陷產(chǎn)生，

4、構(gòu)成了有效滑移的障礙，大大提高了臨界分切應(yīng)力的緣故。
　　通過不同組織高溫拉伸性能測(cè)試，結(jié)果表明等軸細(xì)晶組織具有更加優(yōu)異的高溫拉伸性能，在950℃~1000℃，應(yīng)變速率為1.040×10-4s-1~2.083×10-4s-1時(shí)獲得的延伸率超過240%，最大延伸率達(dá)到437%，實(shí)現(xiàn)了低溫超塑性。在超塑性變形過程中，晶粒動(dòng)態(tài)長(zhǎng)大；變形后組織內(nèi)出現(xiàn)γ/α2云團(tuán)狀組織或拉伸軸方向的單向條帶；大晶粒α2相附近發(fā)現(xiàn)孔洞，并且隨著拉伸測(cè)試溫度的