含B2相的TiAl基合金及其低温超塑性的研究

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1、中图分类号TGl46UDC31学校代码!Q主三三密级垒五博士学位论文含B2相的TiAI基合金及其低温超塑性的研究DevelopmentoftheB2-·containingTiAI-·basedintermetallicsanditslow-temperaturesuperplasticity作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：吾0指导教师：邱从章材料科学与工程材料学粉末冶金研究院刘咏教授赵继成教授论文答辩日期2Q!三：鱼：皇答辩委员会主席迦茔中南大学2013年6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

2、。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：日期：丝年上月竺日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

3、络向社会公众提供信息服务。作者签名导师签：丛年』月堕日含B2相的TiAI基合金及其低温超塑性的研究摘要：含B2相的v—Ti．AJ基合金在高温下有良好的变形能力，是一种具有重要应用前景的新型高温材料。本文设计了新型含B2相的Ti．A1．Fe．Mo系合金，系统、深入地研究了nAl合金体系的成分、结构、组织与性能的相关性，建立了该TiAl合金的凝固过程和不连续动态再结晶诱导超塑性变形的模型，较好地改善了Y．Ti甜基合金变形难的问题，并成功制备出Tim基合金薄板材，为开发具有良好成型性和高温性能的新型TiAl基合金材料提供了重要参考。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM

4、)、电子探针微区分析(EPMA)、差热分析(DSC)、透射电镜(TEM)等分析手段，开展了相关的研究工作及理论分析，主要探讨含B2相的TiAI基合金三个方面的内容，其中包括B2的形成：研究体系的相平衡与扩散，确定在TiAl基合金中0稳定性元素Mo和Fe的成分与其组织的相关性；B2相的可控性：研究优化设计含B2相的TiAI合金的成分和热处理工艺，调控B2相的含量和分布；以及B2相的作用：研究含B2相的TiAI合金的热变形能力，并探讨诱导TiAl合金发生超塑性行为的机理。取得如下成果：1)采用多元扩散偶技术研究900oC多元Ti．A1．Fe．Mo系的相关系，建立了近Y相区

5、域的局部等温截面相图以及相平衡与扩散的数据库，探讨了Ti、A1、Fe和Mo元素在不同相中的扩散能力，确定了近1，相区域含B2相的单相区、双相和三相共存区中各元素成分分布，并研究了Ti．Mo、Ti．A1等体系的成分．结构．肿fT-“Be,‘的相关性，为设计含B2相的TiAl合金提供重要依据。2)确立了含B2相的TiAI基合金的凝固过程模型。研究13稳定性元素Mo和Fe的成分与Ti．45A1基合金的组织之间的相关性，B2相随Mo和Fe含量的增加而增多，经优化设计后的Ti一45A1—3Fe．2Mo合金具有组织细小、热变形行为良好的特点，其凝固过程为L—L+ppri。ary—

6、p呻。ary+a—Q—o【+(o【’+丫)一(cc’+丫)层片+(p’吖)等轴．÷(Ⅱ2岬)层片+(B2-Y)等轴。3)建立了含B2相的TiAl合金的热变形行为机制和热加工图。Ti．45A1—3Fe．2Mo合金是一种温度、应变速率敏感的材料，高温压缩变形时的本构方程为叠=e23．118[sinh(0．01380-)]354exp(一292．43／RT)。热加工图表明温度800℃左右时，压缩变形的应变速率应低于0．056S～，在800～1100℃压缩过程中应变速率不应高于O．18S～。当应变速率较高时，应根据加工图选择适当较高的变形温度。4)建立了含B2相的T认1合金的

7、不连续动态再结晶诱导超塑性的变形机制和模型。Ti．45A1．3Fe一2Mo合金为含B2相的TiAl合金，在790。C具有良好的低1II温超塑性变形行为；B2相的不连续动态再结晶，有利于层片晶团的扭转和拉长以及晶界滑移等共同软化与应变硬化的协调往复作用，缓解变形带来的应力集中，延缓孔洞的产生、聚合和连接，促使合金发生超塑性变形，直至超过材料的极限而断裂。本文含图88幅，表22个，参考文献162篇。关键词：含B2相的"y-TiAl基合金；相平衡与扩散；晶粒细化；热变形行为；低温超塑性分类号：TGl46．2IVDevelopmentoftheB2-cont