石墨烯對(duì)粉末冶金TiAl合金組織性能的影響.pdf

1、近年來(lái)，TiAl合金以其優(yōu)異的力學(xué)性能，被認(rèn)為是最有希望代替Ni基合金的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料。但其室溫塑性差、難以加工變形，嚴(yán)重阻礙了其在航空航天等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。粉末冶金可以獲得均勻細(xì)小的顯微組織，可實(shí)現(xiàn)近凈成形，且便于添加合金元素，被認(rèn)為是制備TiAl合金的重要方法。研究表明，加入合金元素和增強(qiáng)相是改善TiAl合金力學(xué)性能的有效途徑之一。本文將超薄高強(qiáng)新材料石墨烯加入到TiAl預(yù)合金粉末中，通過(guò)機(jī)械混粉，制備混合粉體，采用放電等離子燒

2、結(jié)工藝制備塊體材料，對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行熱處理，來(lái)改善組織及力學(xué)性能。
　　采用激光散射粒度儀對(duì)原始預(yù)合金粉末進(jìn)行粒度分布研究，測(cè)量得到預(yù)合金粉末的平均粒徑為171um，粉末多為球形度較好的規(guī)則球形粉末。掃描電鏡結(jié)果顯示，少量粉末出現(xiàn)氣孔和縮松等缺陷，球形粉末表面和內(nèi)部均存在不同的枝晶組織。粉末主要由α2相和γ相組成。將石墨烯按原子比含量分別為0.2％、0.4%、0.6%、0.8%加入到TiAl預(yù)合金粉末中，混合得到不同石墨烯含量的混合粉

3、體，研究發(fā)現(xiàn)，在20r/min和30r/min交替運(yùn)行，周期為2h，運(yùn)行16h的條件下，混合粉末均勻性最好，混粉過(guò)程在氬氣保護(hù)的手套箱中完成。
　　在1250℃/20min/50MPa條件下對(duì)混合粉體進(jìn)行放電等離子燒結(jié)，得到不同石墨烯含量的Φ60×10mm的燒結(jié)體，致密度在98%以上。未添加石墨烯的燒結(jié)體組織不均勻，由細(xì)小的γ相和較大的α2/γ層片晶團(tuán)組成，其中γ相含量較多，隨著石墨烯加入量的增多，燒結(jié)體組織出現(xiàn)細(xì)化趨勢(shì)，并有少量

4、Ti2AlC產(chǎn)生。
　　對(duì)燒結(jié)體進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果表明：彎曲強(qiáng)度、耐磨性、硬度均隨著石墨烯加入量的增多呈上升趨勢(shì)，加入0.8%石墨烯后燒結(jié)體的彎曲強(qiáng)度由602MPa升高到999MPa，提高了66%；耐磨性有了明顯改善，摩擦系數(shù)由0.6降低到0.4；硬度值由290HV提高到410HV；燒結(jié)體的壓縮強(qiáng)度隨著石墨烯加入量的增多呈現(xiàn)先降低再升高的趨勢(shì)，當(dāng)加入0.8%石墨烯后，燒結(jié)體的壓縮強(qiáng)度由2001MPa提高到2347MPa。