放電等離子燒結(jié)TiAl基合金的組織與力學(xué)性能.pdf

1、γ-TiAl基合金具有良好的高溫強(qiáng)度、抗蠕變性及抗氧化性、低密度等優(yōu)點(diǎn)，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(yán)重的室溫脆性及塑性加工工藝性差等缺陷限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。本文采用放電等離子燒結(jié)(SPS)分別使用預(yù)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(duì)燒結(jié)體顯微組織和室溫壓縮性能的影響，實(shí)現(xiàn)了SPS條件下難擴(kuò)散金屬的成分均勻化。
　　利用預(yù)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(shí)間，在1150℃時(shí)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(tuán)粗化。1100℃時(shí)，燒結(jié)體具有最好的綜合力學(xué)性能，在1200℃下燒結(jié)

3、組織具有最高的強(qiáng)度。
　　元素粉末法制備TiAl合金過(guò)程中，元素反應(yīng)從Al熔化之后開(kāi)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(shí)間延長(zhǎng)，層片團(tuán)所占比例增多。在1350℃，5min時(shí)Ti、Al、Si、C等元素已擴(kuò)散均勻，Cr在1350℃下燒結(jié)8min時(shí)擴(kuò)散完成。在1350℃，5min的燒結(jié)體中雙態(tài)組織晶粒細(xì)小，因此綜合力學(xué)性能也最好。提高燒結(jié)溫度、延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間，將導(dǎo)致組織粗化，強(qiáng)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(shí)現(xiàn)成分均勻化，而過(guò)長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間導(dǎo)致晶粒粗化。合金的顯微組織為雙態(tài)組織，隨 Nb的擴(kuò)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(shí)已實(shí)現(xiàn)高Nb-TiAl基合金