Hf、Si合金化及热处理对TiAl合金组织细化作用研究

摘要

铸态TiAl合金组织存在柱状晶粗大，脆性大，室温塑性差等问题，为了细化TiAl合金显微组织，提高综合力学性能，本文选择向TiAl合金添加元素Hf、Si以期达到细化目的。并将合金化后的TiAl合金进行双温热处理，使其层片均匀细小。
　　这分别讨论了含Hf、Si的TiAl三元合金凝固组织特征。Hf的加入使柱状晶细化，含Hf的TiAl合金中出现了点状和条状的B2相。B2相是促进晶核形成的原因。当Hf的添加量大于5％时。晶粒细化趋势明显，点状B2相数量增多，明显的促进大量晶核形成，Hf偏聚枝晶干。在研究含Si的TiAl三元合金中，发现了具有细化作用的Ti5Si3相，Ti5Si3相抑制α晶粒长大，促进等轴晶转变。
　　同时研究了含Hf、Si的四元TiAl合金凝固组织特征。当Si含量为0.5%时，随着Hf的加入，合金中柱状晶区的粗大柱状晶向细枝晶转变，当Hf的含量为7%时，随着 Si的加入，合金中柱状晶区由细枝晶过渡到出现有利于力学性能提高的大量的等轴晶。该四元合金中晶间分布着大量B2相与 Ti5Si3相，Hf的偏聚从枝晶干转移到了枝晶间，起到稳定B2相与Ti5Si3相的作用。
　　对 Ti-46Al-(3,5,7)Hf进行双温热处理，讨论不同固溶工艺，不同回火工艺对最终回火组织的影响，以期获取最佳双温热处理工艺。实验研究表明：经过1380℃，1h的淬火工艺后再经过1280℃，3h的回火工艺，可以得到均匀细小的层片组织。
　　用所得出的最佳热处理工艺应用到含Hf、Si的四元合金中，发现Hf与Si对热处理进程的影响相反。Si的加入提高了相变点，阻碍了热处理进程。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及目的意义

1.2 TiAl合金国内外研究现状

1.3 合金化元素的作用

1.4 热处理

1.5 本文主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1实验材料及合金成分的选择

2.2 实验方案

2.3合金锭的制备和处理

2.4热处理工艺

第3章 含Hf、Si的TiAl基合金的凝固组织

3.1二元合金Ti-46Al的铸态组织

3.2元素Hf对Ti-46Al基合金的组织细化

3.3元素Si对Ti-46Al基合金的组织细化

3.4元素Hf与Si对Ti-46Al基合金的综合细化作用

3.5本章小结

第4章 热处理工艺对Ti-Al合金凝固组织的影响

4.1热处理的选取与工艺参数的制定

4.2Ti-Al合金淬火组织

4.3固溶工艺参数对Ti-46Al-7Hf合金最终回火片层组织的影响

4.4回火工艺对Ti-46Al-7Hf最终回火片层组织的影响

4.5回火工艺对Ti-46Al-7Hf最终回火片层组织的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢