TiAl基納米晶合金的制備及力學(xué)性能研究.pdf

1、γ-TiAl基合金因其密度低、彈性模量高，耐腐蝕，在高溫下具有足夠的強度以及良好的抗蠕變、抗氧化性，作為新一代的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療和汽車制造等領(lǐng)域。本文采用自懸浮定向流法制備TiAl納米粉，結(jié)合等離子體燒結(jié)(SPS)和熱壓燒結(jié)制備TiAl基納米晶合金，并研究了Ti納米粉的制備工藝，熱壓燒結(jié)工藝，等離子體燒結(jié)工藝，以及TiAl基合金塊體的組織和力學(xué)性能。
　　在制備Ti納米粉的穩(wěn)定工藝條件下，即高頻電源輸

2、出電壓5.6kv，冷卻氣體流速0.6m3/h，控制鈦絲和鋁絲的加料速率分別為15.87mg/min和9.2mg/min，當(dāng)熔球溫度達(dá)到平衡的2440±10℃，制備出相組成為Ti3Al和TiAl的復(fù)合粉末，其粒徑分布在30-70nm，平均粒徑約45nm。
　　將制備出的納米粉進行熱壓燒結(jié)，并對塊體進行表征。熱壓塊體的相組成為TiAl、Ti3Al以及少量的Al2O3和Al3Ti5O2，熱壓過程中，大量α2-Ti3Al轉(zhuǎn)變成γ-TiAl

3、;增加燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力和保溫時間，塊體的致密度將被提高;950℃-2t-1h條件下制備的塊體密度最大為3.888g/cm3;900℃-6t-1h條件下制備的塊體硬度得到最大值1029HV。
　　將制備出的納米粉進行等離子體燒結(jié)，研究了燒結(jié)溫度對顯微組織和力學(xué)性能的影響。SPS燒結(jié)的塊體，內(nèi)部O元素轉(zhuǎn)變成少量的硬質(zhì)Al2O3相，所得塊體為Ti3Al(TiAl)/Al2O3的復(fù)合材料;1050℃及以上燒結(jié)時存在γ-TiAl到α2-T