Y對鑄造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金組織和室溫性能的影響.pdf

1、TiAl合金是一種新型的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度高、抗蠕變性好、耐腐蝕性強(qiáng)、密度小、阻燃等優(yōu)點(diǎn)，有望在600℃～900℃溫度范圍內(nèi)取代傳統(tǒng)鎳基高溫合金和價(jià)格昂貴的阻燃鈦合金應(yīng)用在飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片、汽車增壓渦輪和燃?xì)廨啓C(jī)上，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)減重，提高渦輪響應(yīng)速率的目的，從而降低能源消耗，提升性能。但是TiAl合金的室溫脆性嚴(yán)重限制了其工程化應(yīng)用的步伐。
　　本文選用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金作為研究材料，采用金相顯微鏡、掃描電鏡

2、、XRD等測試方法，研究了添加不同含量Y元素的中間合金和納米Y2O3粉的微合金化，以及采用不同的熱處理工藝等方法對Ti-48Al-2Cr-2Nb的組織和性能的影響，探討改善其性能和組織的合適方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　稀土Y元素可以有效的細(xì)化Ti-48Al-2Cr-2Nb的晶粒。添加含Y中間合金后TiAl合金內(nèi)的析出物是Y2O3，它在合金凝固過程中阻礙了晶粒長大，從而細(xì)化了晶粒；隨著Y元素添加量的上升，合金中的析出物逐漸增多，形態(tài)逐

3、漸變化，當(dāng)達(dá)到0.8at.％時析出物連接成網(wǎng)狀，硬度也逐漸增大，但是強(qiáng)度和延伸率都是先增加后降低，當(dāng)Y元素含量是0.1at.%時，合金的強(qiáng)度和伸長率都達(dá)到最大。
　　添加納米Y2O3可以細(xì)化晶粒并促進(jìn)塊狀γ相的生長。合金中最終的析出物是Y2O3，與添加等量Y元素含Y中間合金的TiAl合金相比，添加納米Y2O3的TiAl合金的晶粒更為細(xì)小，強(qiáng)度和塑性也更高；隨著納米Y2O3添加量的提高，TiAl合金的硬度、強(qiáng)度和塑性都表現(xiàn)出先增加后

4、降低的趨勢；添加納米Y2O3顆粒的TiAl合金中的Y2O3形成機(jī)制不同于添加了含Y中間合金的TiAl合金，前者是通過Y2O3溶解再析出機(jī)制生長，不需要額外的氧元素，后者是通過Y元素與Al2O3反應(yīng)生成Y2O3。
　　合適的熱處理方式可以使TiAl合金的變形方式由單純的彈性變形改變?yōu)閺椝苄宰冃巍ｋS著熱處理溫度的提升，合金的晶粒逐漸增大。合金的組織演變過程是：近層片組織→全層片組織→粗大全層片組織；熱處理并沒有改變合金中相的組成，但是