2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、將TiAl基合金的顯微組織均勻細(xì)化,以期改善其室溫脆性,并平衡和提高其綜合力學(xué)性能,已成為TiAl基合金研究的發(fā)展趨勢。本論文以粉末冶金TiAl基合金的組織細(xì)化為目標(biāo),從TiAl合金納米粉末的制備和物相形成規(guī)律,以及放電等離子燒結(jié)(SPS)TiAl基合金中硼的晶粒細(xì)化和近γ組織的形變機制兩個主要方面開展了相關(guān)研究,得到如下主要結(jié)論:
  采用改進的自懸浮定向流技術(shù),通過調(diào)節(jié)金屬熔球的蒸發(fā)溫度,制備出平均粒徑小于100nm的不同物相

2、的TiAl合金納米粉末,其物相組成與熔球溫度有關(guān)。隨著金屬熔球溫度從2400℃降低,納米粉末的組成由純的α2-Ti3Al相逐漸轉(zhuǎn)變成含有γ-TiAl相的復(fù)合相,而且α2-Ti3Al相的相對含量也相應(yīng)降低。當(dāng)熔球溫度降低至2180℃時,TiAl合金納米粉末中形成了新的ε(h,l)-TiAl3相。隨著熔球溫度的進一步降低,首先是沒有α2-Ti3Al相的生成,然后γ-TiAl相的相對含量也逐漸降低,至沒有γ-TiAl相的生成,而£(h)-Ti

3、Al3相的相對含量逐漸增加,其晶化也更為完全。
  基于自懸浮定向流技術(shù)的物理過程和實驗結(jié)果,結(jié)合熱力學(xué)中吉布斯自由能的相關(guān)理論,提出了可能的合金化機制,揭示出自懸浮定向流技術(shù)制備TiAl合金納米粉末過程中的物相形成規(guī)律。在自懸浮定向流技術(shù)的冷卻過程中,混合的Ti、Al金屬蒸氣首先冷卻形成單質(zhì)Ti、Al小團簇的混合物,然后在單質(zhì)Ti、Al小團簇之間發(fā)生合金化反應(yīng),形成金屬間化合物相的團簇,并最終冷卻生長成金屬間化合物納米粉末。在熱

4、力學(xué)意義上,單質(zhì)Ti、Al小團簇的瞬時溫度和數(shù)量比直接決定了合金化反應(yīng)產(chǎn)物的物相。
  采用真空退火工藝研究了純α2-Ti3Al相和復(fù)相的TiAl合金納米粉末的物相轉(zhuǎn)變規(guī)律。隨著退火溫度的增加和退火時間的延長,純α2-Ti3Al相的納米粉末中α2-Ti3Al相轉(zhuǎn)變成γ-TiAl相的程度逐漸增加,其晶粒尺寸也逐漸增大。將該納米粉末真空壓制成塊體也有助于上述相轉(zhuǎn)變。對復(fù)相的納米塊體進行真空退火,可以得到純γ-TiAl相的納米晶合金。<

5、br>  聯(lián)合采用硼元素的添加和SPS快速燒結(jié)兩種晶粒細(xì)化技術(shù),對比研究了不同燒結(jié)溫度時無硼和含硼TiAl基合金微觀結(jié)構(gòu)的組織細(xì)化效應(yīng)。對于在較低燒結(jié)溫度時形成的近γ組織,含硼TiAl基合金中γ相晶粒的晶粒尺寸要小于無硼TiAl基合金。在相同的燒結(jié)溫度范圍(1312℃~1365℃)內(nèi),無硼TiAl基合金的顯微組織從雙態(tài)組織、近片層組織轉(zhuǎn)變?yōu)槿瑢咏M織,而含硼TiAl基合金的顯微結(jié)構(gòu)則一直保持為雙態(tài)組織,因此含硼TiAl基合金中形成雙態(tài)組

6、織的燒結(jié)溫度范圍要比無硼TiAl基合金的更寬。
  通過對含硼TiAl基合金中硼化物的類型、形狀、大小、及其隨燒結(jié)溫度的演化規(guī)律的分析,和準(zhǔn)片層組織微結(jié)構(gòu)的透射電鏡(TEM)表征,揭示出含硼TiAl基合金中的晶粒細(xì)化機制。添加硼元素后形成的硼化物(TiB2)在較高燒結(jié)溫度時,通過其晶界釘扎作用限制了α相晶粒的生長,并最終細(xì)化了TiAl合金基體相晶粒。在冷卻過程中,位于晶粒內(nèi)部的硼化物促進了γ相晶粒的異質(zhì)成核,相應(yīng)降低了過冷度,提高

7、了片層團組織的形成溫度,得到了主要由厚γ相片晶組成的準(zhǔn)片層組織。
  測量和對比分析了無硼和含硼TiAl基合金的室溫拉伸力學(xué)性能。對于近γ組織微結(jié)構(gòu),含硼TiAl基合金的屈服強度要明顯高于無硼TiAl基合金,但其斷裂延伸率較低。當(dāng)含硼TiAl基合金的微結(jié)構(gòu)為含有準(zhǔn)片層團的雙態(tài)組織時,同時具有較高的強度(468MPa)和較好的延展性(1.54%),明顯優(yōu)于全片層組織的無硼TiAl基合金。
  針對SPS燒結(jié)TiAl基合金中的近

8、γ組織,在分析位錯特征、統(tǒng)計施密特因子分布、觀察晶界交割現(xiàn)象,并定量計算Hall-Petch關(guān)系的基礎(chǔ)上,揭示了近γ組織在室溫拉伸應(yīng)變過程中的形變機制及晶粒尺寸效應(yīng)。近γ組織TiAl合金中的形變主要有普通位錯滑移和孿生形變兩種模式。多種晶界交割現(xiàn)象表明形變模式的激活更多與其在晶界處的成核有關(guān),而不是由于宏觀應(yīng)力的取向所致。近γ組織中表現(xiàn)出的Hall-Petch關(guān)系符合位錯塞積模型,可能與晶界交割有關(guān),激活了與施密特定律部分不符的形變模式

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