NbTiAl高温合金的制备与研究

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1、中图分类号I鱼!兰三：三UDC32硕士学位论文学校代码!Q533密级公珏Nb．Ti．A1高温合金的制备与研究PreparationandresearchofNb—·Ti·-A1superalloy作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：余宸旭材料工程材料学材料院肖来荣答辩委员会主席么兰弘中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作

2、的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：食宦也学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。中南大学硕士学位论文摘要Nb．Ti．A1高温合金的制备与研究摘要：随着航空航天技术的迅速发展，各种新型飞行器飞行速度和距离的提高，人们对轻质、高强、耐热材料提出了越来越高

3、的要求。在已开发的众多新型高温结构材料中，铌基高温合金以低密度及较高的承温能力等优良性能受到了越来越多的关注。铌合金需要在保持自身强度较高和易于成型这些优于先进非金属材料和复合材料性能的基础上，进一步提高其综合性能。本课题设计并制备了一种轻质高强的Nb．Ti．A1合金，并以此为基础，借助光学显微镜(OPM)、X射线衍射()Ⅱ①)，扫描电子显微镜(SEM)，电子能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)等手段，研究了合金各个状态的组织；描述了合金再结晶行为和晶粒长大行为；建立了合金的高温稳态流变应力模型；分析了合金的氧化行为。得出以下结论：(1)Nb．Ti．A1合金为体心立方结构的13单相

4、合金，室温塑性较好，变形和退火过程中出现纤维组织和退火孪晶，合金冷轧态室温强度较高，塑性较低，再结晶退火后强度降低，塑性增加，断口组织主要为韧窝。(2)№．Ti．舢合金静态再结晶晶粒体积分数与保温时间的关系可用Avrami方程进行描述，结合实验计算，得出当合金变形量为40％，50％，60％和70％时，再结晶激活能分别为274．05kJ／mol，246．21kJ／mol，230．55kJ／mol和198．45kJ／mol，随着变形率的增加，再结晶激活能逐渐减小。(3)引入等温条件下的晶粒长大模型，通过实验和计算，得出Nb．Ti．A1高温合金的晶粒长大方程。随着温度的升高和保温时间的增加

5、，晶粒的尺寸显著增加。(4)研究了Nb．Ti．Al合金的高温压缩变形。在应变速率为O．01～10s～、变形温度800。C～950。C的变形条件下，合金的高温变形行为强烈地受变形温度和应变速率的影响。当变形温度一定时，流变应力随应变速率的增大而增大，而在恒应变速率条件下，真应力水平随温度的升高而降低。(5)利用Zener-Hollomon参数建立了Nb．Ti．A1合金的双曲正弦II中南大学硕士学位论文摘要流动应力本构方程模型，获得了相应的热变形激活能和材料参数。Nb．Ti．A1合金的热变形激活能值为437．051(J．mol～。(6)研究了Nb．Ti．A1合金的高温氧化行为。Nb．Ti

6、．A1合金的氧化层分为3层，外层为灰黄色的疏松氧化物，组成为TiNb207、Ti02、A1203和Nb205，中层为致密的黑色氧化物，组成为NbO、A1203、A1．Ti．02和Nb205，内层发生了选择性氧化，氧化物组成为Ah03、TiO和Ti20，未发现Nb的氧化物。随着氧化时间的延长，外层氧化物晶粒长大明显，氧化增重方程为埘1‘066=7．202．t。关键词：Nb．Ti．A1高温合金；再结晶动力学；晶粒长大；热模拟；高温氧化分类号：TGl33．3III中南大学硕士学位论文ABSTRACTPreparationandresearchofNb·—Ti·-A1superalloyAb

7、stract：Withthefastdevelopmentoftheaerospacetechnologyandtheincreaseofthenewaircraft’Svoyageandspeed，moreandhigherdemandingnesssuchaslighterandhighertensileareneededforthesuperalloy．Amongthenewdevelopedhigh—temperaturestructuralmat