Nb含量對TiAl合金阻尼性能的影響.pdf

1、本文通過金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、XRD、能譜分析(DSC)、動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析儀(DMA)等實(shí)驗(yàn)方法，從組織、成分、加工方式三個(gè)角度研究了TiAl基合金阻尼性能的影響因素，并總結(jié)了TiAl基合金阻尼性能隨組織、成分的變化規(guī)律。本論文的主要結(jié)論如下:
　　通過對Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W進(jìn)行不同制度下的熱處理，獲得了不同的顯微組織，并研究了組織對阻尼性能的影響，獲得了以下結(jié)論:
　

2、　(1)Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.％)合金在1330℃20minAC工藝條件下恰好獲得的細(xì)小全層片組織阻尼性能最優(yōu)，雙態(tài)組織的阻尼性能次之，且隨著組織中層片晶團(tuán)的增加，阻尼性能增加，初始態(tài)的近γ組織在三種組織中阻尼性能最差，層片晶團(tuán)的數(shù)量在這三種組織比較中是阻尼性能好壞的決定性因素。
　　(2)在1330℃保溫20min空冷可得到細(xì)小全層片組織，隨著溫度升高或保溫時(shí)間延長，層片晶團(tuán)逐漸變粗大，在全層片組織中，

3、隨層片晶團(tuán)變粗、變大，阻尼性能下降，在層片組織中，層片晶團(tuán)的大小是其阻尼性能好壞的決定因素。
　　(3)Tα溫度為1330℃的Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.％)合金阻尼性能的變化規(guī)律可以用下面公式來描述:tanδ={A1+B1*P(x)（適用于雙態(tài)或近層片組織）A2+B2*S(x)(適用于全層片組織)其中，A1=0.00801，B1=3.78E-4，A2=0.01195，B2=-9.35286E-4，特別說明對于

4、不同TiAl基合金，若Tα溫度不同，即制備細(xì)小全層片組織的熱處理?xiàng)l件不同的話，則A、B的值也會(huì)有所不同，要針對不同的情況對A、B的值進(jìn)行修正。
　　通過對熱軋態(tài)Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W(at.％)合金RD、TD方向阻尼性能的研究，獲得了當(dāng)前采用的軋制工藝對TiAl合金阻尼性能的影響情況，結(jié)論如下:
　　(4)熱軋加工對TiAl基合金阻尼性能并沒有明顯影響，其阻尼性能的決定因素歸結(jié)為組織以及相的含量。熱軋態(tài)Ti

5、-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金ND、RD、TD方向的組織均為雙態(tài)組織，由γ相、α2相和少量的β相組成;通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)，熱軋態(tài)的Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W合金發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，RD和TD方向阻尼性能一致。
　　通過對不同Nb含量的鑄態(tài)TiAl-xNb(x=1，3，5，7)合金阻尼性能的研究，獲得了Nb含量對TiAl基合金阻尼性能的影響規(guī)律，結(jié)論如下:
　　(5)TiAl合金鑄態(tài)組織中，Nb元素以固

6、溶形式存在于基體中，當(dāng)Nb含量較少時(shí)，均勻地分布在基體中，在Cr的偏析相中含量偏少，當(dāng)Nb含量較多時(shí)，就出現(xiàn)了偏析相，該偏析相為β相。
　　(6)隨著Nb含量的增加，TiAl-xNb合金的阻尼性能是先減小后增加的，當(dāng)Nb含量從1％-3％，阻尼性能下降，峰值tanδ從0.0041減小到0.0035，當(dāng)Nb含量為5％時(shí)，阻尼性能相比3％有所提升，峰值tanδ回復(fù)到了0.0046，而當(dāng)Nb含量為7％時(shí)，其峰值tanδ達(dá)到了0.005。這

7、是由于Nb原子的添加導(dǎo)致層片晶團(tuán)增大，阻尼性能下降，但當(dāng)出現(xiàn)β相時(shí)，阻尼性能得到了改善，由于β相提供了Snoek弛豫機(jī)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，出現(xiàn)了Snoek弛豫效應(yīng)，提升了阻尼性能。
　　(7)含有Snoek弛豫機(jī)制的合金阻尼性能可以用如下公式來描述:tanδ=K·tanδm[Tm/R（β）]
　　其中K為常數(shù)，tanδm為阻尼峰值，Tm為峰溫，γ2（β）為阻尼峰寬，β符合高斯正態(tài)分布。含β相TiAl基合金阻尼性能和峰溫與峰寬的比值