B和C共同添加对TiAl基合金组织及性能影响研究

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1、硕士学位论文B和C共同添加对TiAl基合金组织及性能影响研究STUDYONEFFECTOFBORONANDCARBONONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTIALALLOYS李明骜哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG249.5学校代码：10213国际图书分类号：621.74密级：公开工学硕士学位论文B和C共同添加对TiAl基合金组织及性能影响研究硕士研究生：李明骜导师：肖树龙副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、TG249.5学校代码：10213U.D.C:621.74秘级：公开DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringSTUDYONEFFECTOFBORONANDCARBONONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTIALALLOYSCandidate：LiMingaoSupervisor：Asso.Prof.XiaoShulongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringA

3、ffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institutio：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文采用水冷铜坩埚真空感应熔炼方法制备Ti-48Al-1.0(B,C)及Ti-48Al-2Cr-2Nb-2.0(B,C)合金。通过SEM、XRD等实验方法对TiAl合金的显微组织进行分析，利用断裂韧性、室温拉伸、室温压缩、三点抗弯等实验方法对TiAl合金力学性能进行测试、分析，研

4、究B、C元素共同添加对TiAl合金组织性能影响。首先将B、C元素分别以B粉和C粉、TiB2和TiC、B4C三种不同形式共同添加到Ti-48Al合金中，寻找B、C元素合适的加入方式。实验结果表明，共同加入B、C元素可以显著细化Ti-48Al合金组织，在组织中形成棒状、条带状、块状硼化物以及杆状碳化物；通过断裂韧性、室温拉伸、室温压缩、三点抗弯等试验结果发现，当共同加入的B、C含量相同时，B、C元素以B4C形式加入Ti-48Al合金中可以使合金获得最好的力学性能，当B、C元素以TiB2和TiC形式加入合金中时合金力学性能最差；通过SEM观察发现，B、C元素以B4C形式

5、加入Ti-48Al合金中时，组织晶粒尺寸最小，硼化物和碳化物尺寸最细小、分布最均匀，而在另外两组合金组织晶界处都聚集较长的条带状TiB2，导致合金性能变差。将B、C元素以不同比例共同添加到Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中，寻找一种合适的B、C加入比例。实验结果表明，当B、C元素以2:1比例加入到Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中时，合金组织中碳化物、硼化物分布均匀，并未在晶界处明显聚集；通过断裂韧性、三点抗弯，室温压缩等实验方法研究发现，当B:C由4:1、2:1变为1:1时，合金力学性能先变好，之后变坏；通过SEM发现，B、C总量一定的情况下，随着B、C比例

6、减小，组织中杆状碳化物尺寸逐渐增大，含量逐渐增加，超过一定含量后引起组织应力集中增加，恶化合金性能。制定了Ti-48Al-2Cr-2Nb-2.0(B,C)热处理工艺，对共同添加B、C元素的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金进行组织性能调控。研究结果发现，合金中同时加入B和C之后，硼化物、碳化物可以有效钉扎晶界，阻止晶粒长大，但(α2+γ)层片变粗。三点抗弯、室温压缩试验发现，B、C元素比例为2:1和1:1时，热处理可以提高合金的强度和韧性。SEM实验结果表明，热处理后合金组织中碳化物和硼化物分布较热处理之前更加均匀。利用ZrO2砂制备熔模精密铸造型壳重熔TiAl合

7、金研究合金界面性能、铸造稳定性及收缩性。关键字：TiAl合金；真空感应熔炼；硼；碳；热处理；共同添加I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheTi-48AlandTi-48Al-2Cr-2Nbwithboronandcarbonadditionwerecastedbyvacuuminductionmeltinginthewater-cooledcoppercruciblewereusedinthispaper.ThemicrostructureofTiAlwasobservedandanalyzedbyScanningElectronMicroscop

8、e(SEM