釔對Ti2AlNb基合金顯微組織及性能影響的研究.pdf

1、采用水冷銅坩堝真空感應(yīng)熔煉爐(ISM)和LZ5型離心鑄鈦機熔煉Ti2AlNb基合金，采用XRF分析合金成分，并分析元素?zé)龘p規(guī)律，已經(jīng)熔煉出成分均勻、組織致密的Ti2AlNb基合金鑄錠。采用OM、XRD、SEM、TEM、EPMA等測試手段分析合金鑄態(tài)及熱處理、高溫變形、氧化實驗后的顯微組織，并用HVS-5數(shù)顯小負荷維氏硬度計、Instron-5569萬能材料試驗機、Gleeble-1500熱模擬試驗機測試合金室溫力學(xué)性能及高溫變形能力。研

2、究結(jié)果表明：
　　采用ISM熔煉Ti2AlNb基合金，鋁、釔的燒損率較高，燒損率與熔化功率、保溫時間以及鋁、釔含量有關(guān)，為了降低燒損率，鋁、釔采用中間合金形式加入。Ti-23Al-25Nb-xY合金，當(dāng)x≤0.3at％，顯微組織中沒有發(fā)現(xiàn)稀土相析出，當(dāng)x＞0.3at%時，有稀土相析出，并隨著釔含量的增加，稀土相析出增多。硬度試驗表明，硬度值隨著釔含量的增加而增加。晶界析出物過多會降低合金的斷裂韌性，但少量的析出物則提高合金的力學(xué)性

3、能，所以釔的最佳加入量在0.3～0.4at%之間。
　　熱力學(xué)分析表明，釔的活度系數(shù)最大，最活潑，與氧的交互作用能最大，在Ti2AlNb基合金中，釔最容易與氧反應(yīng)生成Y2O3，同時，釔與氧形成Y2O3的自由能最低，反應(yīng)生成的Y2O3最穩(wěn)定。動力學(xué)分析表明，Y2O3形成于合金熔融狀態(tài)，彌散分布于合金熔體中。元素面分布、線分布、TEM等實驗分析證明，釔在Ti2AlNb基合金中，存在于合金晶界的析出物為Y2O3。
　　釔明顯細化T

4、i2AlNb基合金鑄態(tài)顯微組織。Ti-23Al-25Nb合金中加入0.36at%Y后，Ti-23Al-25Nb合金的晶粒平均尺寸約為400μm，而Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的晶粒平均尺寸約為70μm。釔細化Ti2AlNb基合金顯微組織是因為，釔為表面活性元素，降低合金液體的表面張力，從而降低形成臨界尺寸晶核所需的功，增加結(jié)晶核心，同時，釔在合金熔體中形成的Y2O3對異質(zhì)形核起作用，而且少部分晶界偏聚的Y2O3可以阻止晶粒長

5、大，從而最終導(dǎo)致晶粒細化。
　　釔提高Ti2AlNb基合金室溫及熱處理組織的壓縮性能。釔是高活性元素，與合金熔體中的氧反應(yīng)生成Y2O3，凈化合金基體，同時，釔細化Ti2AlNb基合金顯微組織，兩方面原因共同作用的結(jié)果提高了合金的塑性。晶粒細化是提高屈服強度的主要原因。壓縮強度的提高是晶界強化和第二相粒子強化共同作用的結(jié)果。
　　根據(jù)DTA分析，釔基本沒有改變Ti2AlNb基合金的固態(tài)相變溫度，但釔促進B2相與O相之間的相互轉(zhuǎn)

6、化，提高了不同熱處理工藝取得合金的力學(xué)性能。O+B2兩相組織具有最佳的綜合力學(xué)性能。Ti2AlNb基合金鑄態(tài)及熱處理試樣的斷裂方式，均為解理斷裂。
　　熱壓變形模擬試驗表明，釔降低了Ti2AlNb基合金經(jīng)加工硬化和回復(fù)共同作用所達到第一個峰值的真應(yīng)力бp，降低了其對應(yīng)的真應(yīng)變εp，提高了合金高溫塑性。降低Ti2AlNb基合金峰值的真應(yīng)力бp，降低峰值真應(yīng)變εp，有利于再結(jié)晶形核，從而提高合金的高溫塑性。
　　通過對Ti-23