放電等離子燒結(jié)TiAl基合金的組織與力學性能.pdf

1、γ-TiAl基合金具有良好的高溫強度、抗蠕變性及抗氧化性、低密度等優(yōu)點，有望取代Ni基高溫合金，是航空航天工業(yè)中潛在的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，但其嚴重的室溫脆性及塑性加工工藝性差等缺陷限制了其進一步應用。本文采用放電等離子燒結(jié)(SPS)分別使用預合金粉末法制備了Ti-44Al-3Nb-1Mo-1V-0.2Y合金，使用元素粉末法制備了Ti-46Al-2Cr-0.5Si-0.2C、Ti-46Al-9Nb-0.5Si、Ti-46Al-9Nb-1Cr

2、合金，研究了SPS參數(shù)及粉體參數(shù)對燒結(jié)體顯微組織和室溫壓縮性能的影響，實現(xiàn)了SPS條件下難擴散金屬的成分均勻化。
　　利用預合金粉末制備了Ti-44Al-3Nb-1Mo-1V-0.2Y合金。合金微觀組織演化規(guī)律依賴于SPS燒結(jié)參數(shù)。采用2min的燒結(jié)時間，在1150℃時微觀組織為雙態(tài)組織，隨燒結(jié)溫度升高至1200℃，微觀組織轉(zhuǎn)變?yōu)槿珜悠M織，繼續(xù)升高溫度，層片晶團粗化。1100℃時，燒結(jié)體具有最好的綜合力學性能，在1200℃下燒結(jié)

3、組織具有最高的強度。
　　元素粉末法制備TiAl合金過程中，元素反應從Al熔化之后開始。Ti-46Al-2Cr-0.5Si-0.2C合金均為典型的雙態(tài)組織。隨燒結(jié)溫度提高和燒結(jié)時間延長，層片團所占比例增多。在1350℃，5min時Ti、Al、Si、C等元素已擴散均勻，Cr在1350℃下燒結(jié)8min時擴散完成。在1350℃，5min的燒結(jié)體中雙態(tài)組織晶粒細小，因此綜合力學性能也最好。提高燒結(jié)溫度、延長燒結(jié)時間，將導致組織粗化，強度和

4、塑性均下降。
　　元素粉末法制備的兩種高Nb-TiAl合金中分別使用了不同粒度的Nb粉。在Ti-46Al-9Nb-0.5Si合金中，Nb粉粒度小于38μm，在1350℃下燒結(jié)15min后，仍未實現(xiàn)成分均勻化，而過長的燒結(jié)時間導致晶粒粗化。合金的顯微組織為雙態(tài)組織，隨 Nb的擴散，組織中出現(xiàn) B2相。在 Ti-46Al-9Nb-1Cr合金中，Nb粉粒度小于5μm，Nb分布更加均勻，在1300℃，5min時已實現(xiàn)高Nb-TiAl基合金