Fe對(duì)Ti46Al6Nb基合金的組織和性能的影響.pdf

1、TiAl基合金依靠其較小的密度、較高的比強(qiáng)度、良好的高溫抗氧化性、抗蠕變斷裂性能，應(yīng)用于航空航天和汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，成為一種極具潛力的輕質(zhì)高溫合金，但較差的室溫塑性和斷裂韌性限制了TiAl基合金在實(shí)際中更廣泛的應(yīng)用。合金化是目前改善TiAl基合金室溫塑性和韌性、提高綜合力學(xué)性能的一種有效手段。例如，Nb可以顯著提高合金的強(qiáng)度、V能有效改善合金的塑性，Cr可以提高合金的斷裂韌性，F(xiàn)e可提高合金的流動(dòng)性。但目前關(guān)于Fe對(duì)高鈮鈦鋁基合金的影響、F

2、e與其他合金元素的交互作用還需進(jìn)一步的深入研究。
　　本文選擇向Ti46Al6Nb、Ti46Al6Nb1.0Cr、Ti46Al6Nb2.5V三種合金中加入不同含量（0,0.3,0.5,0.8,1.0）at.％Fe元素，利用真空非自耗電弧爐熔煉制備紐扣錠，經(jīng)過(guò)線切割、研磨、拋光、腐蝕等步驟，觀察了合金的宏觀組織、顯微組織及顯微偏析情況，借助EDS、XRD確定了相組成，并進(jìn)行室溫壓縮及三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，獲得不同成分合金的壓縮強(qiáng)度、壓縮塑性

3、及斷裂韌性，觀察其斷口形貌，確定合金的斷裂特征，從而研究Fe對(duì)Ti46Al6Nb基合金的影響規(guī)律，并確定具有最佳力學(xué)性能時(shí)的合金成分。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同成分的Ti46Al6Nb基合金在室溫下獲得了近全片層組織，F(xiàn)e含量不超過(guò)0.5at.%時(shí)，顯微組織由平行生長(zhǎng)的枝晶組成，F(xiàn)e細(xì)化了一次枝晶間距，但不改變枝晶的形態(tài)；當(dāng)Fe含量增加至1.0at.%時(shí)，枝晶的長(zhǎng)度明顯減小，并出現(xiàn)類(lèi)似于等軸晶形態(tài)的均勻細(xì)小的晶粒。EDS分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)

4、e元素在γ相中的固溶能力較強(qiáng)，過(guò)量的Fe易在枝晶間隙的γ相周?chē)患纬葿2相，另外，過(guò)量的Fe在一定程度上促進(jìn)了Nb、Cr、V等元素的β偏析。室溫壓縮試驗(yàn)表明，F(xiàn)e元素通過(guò)細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化的綜合作用，使TiAl基合金的壓縮強(qiáng)度得到有效提高；一定含量的Fe可以改善TiAl基合金的斷裂韌性，主要通過(guò)影響晶粒尺寸、顯微組織形態(tài)和第二相的形狀、數(shù)量及分布而產(chǎn)生作用。盡管Fe可以提高合金的綜合性能，但Ti46A6Nbl基合金仍表現(xiàn)為脆