论文部分内容阅读
γ-TiAl基合金具有优良的高温强度、抗蠕变、抗氧化和阻燃性能,近些年来随着研究的深入,较差的室温塑性成为该合金实用化过程中的主要性能缺陷,γ-TiAl基合金的室温力学性能受合金显微组织的影响较大,因而获取细小、均匀的显微组织显得尤为重要,本文利用循环热处理方法,细化合金的层片组织,进而提高合金的室温力学性能。本文主要研究了热处理制度对新型γ-TiΑl基合金TiΑl-3Ta-x(W,Cr)片层组织细化和室温力学性能的影响,主要内容包括以下两个方面:一、用循环热处理方法来细化挤压态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金片层组织,优化热处理工艺参数,获得理想的细小FL组织,最大程度地改善其室温拉伸力学性能;二、研究未经热处理的挤压态TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃及925℃下的高温氧化行为,通过加入合金元素Ta来提高其高温抗氧化性,为研究该合金经热处理后不同组织状态的高温氧化行为做铺垫。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金首先在单相区进行预处理,冷却得到全层片组织,高温热处理可以消除挤压态合金的各向异性,新生成的层片晶团形状趋于等轴化,得出1300℃/5min为合金单相区最优热处理制度。随后该合金在α+γ两相区进行正交循环热处理,在不同的热处理制度下(保温温度T=1130~1190℃,保温时间t=3~10min,循环次数n=l~7),可得到不同类型的显微组织。在以上参数范围内,随温度的提高、时间的延长、循环次数的增加,合金层片组织不断细化。短时保温循环热处理过程中,不断增加循环热处理次数,可以有效地破坏合金的组织遗传,使新生α2/γ层片晶来不及长大,以此达到细化片层组织的目的。新生的α2/γ层片晶通常会沿原始粗大层片晶界或晶内发生形核与长大,以晶界形核为主,属于相变重结晶形核。合金经1190℃/10min/7次/AC可以获得最细小的FL组织,平均层片晶粒尺寸可达到30μm。循环热处理可以显著提高合金的室温拉伸性能,合金经1190℃/10min/7次/AC得到细小FL组织的室温拉伸性能最好,其室温抗拉强度为409.61MPa,延伸率δ为2.81%。在热处理参数范围内,随循环温度的提高、循环次数的增加、保温时间的延长,抗拉强度不断降低,延伸率δ有所提高,室温塑性得到改善。TiΑl-3Ta-x(W,Cr)合金在815℃、870℃和925℃下的氧化行为研究表明,加入合金元素Ta,可以使合金的高温抗氧化性能得到一定的改善,在氧化层最里面紧挨着合金基体形成一种了TiO2和AlTaO4的混合氧化物分布层,氧化层中的AlTaO4,能有效地控制氧化速率,从而达到抗氧化的效果。