离心力场对急冷tial基合金组织和性能的影响

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1、山东理T大学硕士学位论文摘要摘要本文利用离心铸造的方法，在金属型中浇铸了目标成分为Ti．48A1．2Cr．2Nb(at．％)的TiAl基合金，随后对其进行热等静压(HIP)处理(1270℃／173MP“4hr)。在确保合金中各元素分布均匀性的前提下，研究了快速冷却TiAl基合金晶粒尺寸和片层间距的变化规律，HIP工艺对其析出相尺寸的影响，以及TiAl基合金的显微硬度和耐磨性能。TiAl基合金的成分分布研究结果表明，熔炼过程中Al元素将产生一定的挥发，使得合金中Al元素含量略低于目标成分，而离心力场对成分均匀性无明显影响。研究结果表明，快速冷却条件下TiAl基合金的晶粒尺寸变化和片层间距变化

2、，以及HIP工艺对其析出相尺寸的影响都呈现一定的规律性。样品横截面边缘区域的品粒尺寸最小，最大尺寸晶粒出现在过渡区域内，片层间距和HIP过程中析出相在截面内的尺寸变化符合抛物线规律。金属型离心铸造TiAl基合金内部存在难以消除的微观缩松，铸态样品横截面内的显微硬度分布不存在明显的规律性。HIP工艺明显减小了样品横截面的显微硬度平均值，且呈现出较强的规律性，表现为中心区域附近较高，而边缘区域较低。耐磨性能研究结果表明，在50N／10min(载荷设定为50N，磨损时间设定为l0min)和100N／5min实验条件下，铸态样品的摩擦系数为0．140；经HIP处理后，在50N／10min和100N

3、／3min实验条件下，材料的摩擦系数为0．158。HIP对TiAl基合金摩擦系数的影响，可归结为两方面的原因：一是消除了铸件内部的微小缩松，提高了材料的致密度；二是显微组织结构由全片层向双态结构的转变对其耐磨性能的影响。关键词：TiAI基合金；组织；离心力场；热等静压山东理工人学硕上学位论文ABsTRACTAbstractTi一48A1—2Cr一2Nb(at．％)specimenswerepreparedbypermanentmo】dcentrifugalcastingandthenHotIsostaticPressed(HIP)at1270℃／173MPa／4hrs．Basedonthe

4、uniformelementsdistributioninTiAl-basedalloV，thevariationsofgrainsizeandlamellarspace，theef＆ctofHIPonprecipitationof丫-phase，aswellasthemicrohardnessandthewearresistanceofTiAl-basedalloywereinVestigated．ResultsregardingthedistributionofelementsinTiAl-basedaUoyshowedthatthecontentofA1wasalittlelower

5、thanthetargetcomponentduetotheVolatilizationduringthemeltingprocess，whereasthecentrifhgalfieldhadslightef．fectontheuniformityofcomposition．Also，itindicatedthattheVariationsofgrainsizeandlamellarspace，as、vellastheef．fectofHIPonprecipitationof丫-phasefollowedcertainregulation，whichwascharacterizedbyt

6、heminimumgrainsexistingneartheboundaryandthemaximumonesinthemedialregionfortheselectedspecimencross-section．Inaddition，theVariationsoflamellarspaceand丫-phasesizewereparabolic．InVestigationonthedistributionofhardnessinas—castsampledidnotshowanobViousregulationwhichcontributedtotheexistenceofmicropo

7、rositiesformedduringpermanentmoldcastingandwasverydimculttoeliminatecompletely．AnaboviousdescreasementinthehardnesscouldbeobservedinHIPedsanlpleandthedistributionalsoshowedcertainregulation，whichwascharacterizedb