含B2相的TiAl基合金及其低溫超塑性的研究.pdf

1、含B2相的γ-TiAl基合金在高溫下有良好的變形能力，是一種具有重要應(yīng)用前景的新型高溫材料。本文設(shè)計(jì)了新型含B2相的Ti-Al-Fe-Mo系合金，系統(tǒng)、深入地研究了TiAl合金體系的成分、結(jié)構(gòu)、組織與性能的相關(guān)性，建立了該TiAl合金的凝固過程和不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶誘導(dǎo)超塑性變形的模型，較好地改善了γ-TiAl基合金變形難的問題，并成功制備出TiAl基合金薄板材，為開發(fā)具有良好成型性和高溫性能的新型TiAl基合金材料提供了重要參考。利用X射

2、線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電子探針微區(qū)分析(EPMA)、差熱分析(DSC)、透射電鏡(TEM)等分析手段，開展了相關(guān)的研究工作及理論分析，主要探討含B2相的TiAl基合金三個(gè)方面的內(nèi)容，其中包括B2的形成:研究體系的相平衡與擴(kuò)散，確定在TiAl基合金中β穩(wěn)定性元素Mo和Fe的成分與其組織的相關(guān)性;B2相的可控性:研究優(yōu)化設(shè)計(jì)含B2相的TiAl合金的成分和熱處理工藝，調(diào)控B2相的含量和分布;以及B2相的作用:研究含B2相的Ti

3、Al合金的熱變形能力，并探討誘導(dǎo)TiAl合金發(fā)生超塑性行為的機(jī)理。取得如下成果:
　　1)采用多元擴(kuò)散偶技術(shù)研究900℃多元Ti-Al-Fe-Mo系的相關(guān)系，建立了近γ相區(qū)域的局部等溫截面相圖以及相平衡與擴(kuò)散的數(shù)據(jù)庫，探討了Ti、Al、Fe和Mo元素在不同相中的擴(kuò)散能力，確定了近γ相區(qū)域含B2相的單相區(qū)、雙相和三相共存區(qū)中各元素成分分布，并研究了Ti-Mo、Ti-Al等體系的成分-結(jié)構(gòu)-性能的相關(guān)性，為設(shè)計(jì)含B2相的TiAl合金提

4、供重要依據(jù)。
　　2)確立了含B2相的TiAl基合金的凝固過程模型。研究β穩(wěn)定性元素Mo和Fe的成分與Ti-45Al基合金的組織之間的相關(guān)性，B2相隨Mo和Fe含量的增加而增多，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的Ti-45Al-3Fe-2Mo合金具有組織細(xì)小、熱變形行為良好的特點(diǎn)，其凝固過程為L→L+β primary→βprimary+α→α→α+(α'+γ)→（α'+γ）層片+（β'+γ）等軸→（α2+γ）層片+(B2+γ)等軸。
　　3)

5、建立了含B2相的TiAl合金的熱變形行為機(jī)制和熱加工圖。Ti-45Al-3Fe-2Mo合金是一種溫度、應(yīng)變速率敏感的材料，高溫壓縮變形時(shí)的本構(gòu)方程為(ε)=e23.118[sinh(0.0138σ)]3.54 exp(-292.43/RT)。熱加工圖表明溫度800℃左右時(shí)，壓縮變形的應(yīng)變速率應(yīng)低于0.056 s-1，在800～1100℃壓縮過程中應(yīng)變速率不應(yīng)高于0.18 s-1。當(dāng)應(yīng)變速率較高時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工圖選擇適當(dāng)較高的變形溫度。