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工学硕士学位论文
熔模精铸 Ti-47Al-2Cr-2Nb 合金组织细化
和界面反应的研究
硕士研究生:牛红志
导师:陈玉勇教授
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:2009 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Degree of Master in Engineering
RESEARCH ON REFINING THE MICROSTRUCTURE
OF INVESTMENT CASTING Ti-47Al-2Cr-2Nb
ALLOYS AND INTERFICAL REACTION
Candidate: Niu Hongzhi
Supervisor: Prof. Chen Yuyong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Materials Processing Engineering
Affiliation: School of Materials Science and
Engineering
Date of Defense: June, 2009
Degree Conferring Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
本文研究了添加 TiB2 和热处理的方法对熔模精密铸造 Ti-47Al-2Cr-2Nb 合
金组织的细化作用,简要分析了细化机理,以及γ-TiAl 基合金与 Al2O3 陶瓷型
壳的界面反应现象。
TiB2 对精密铸造 Ti-47Al-2Cr-2Nb 合金组织具有显著细化作用。细化机理
为:晶界钉扎作用,即:通过阻碍α相晶界的迁移从而阻碍α相晶粒长大,最
终得到晶粒细小的全层片组织。TiB2 加入量过多时,出现团聚现象,压缩性能
恶化,%的加入量具有较好的压缩性能。
通过对精铸发动机叶片 Ti-47Al-2Cr-2Nb- 合金材料热处理工艺参数的
优化和实验分析,得到面向熔模精铸钛铝基合金的合理的热处理工艺路线:快
速加热至 1400℃×10min/80℃WQ(或 OC)→1200℃×7h/AC→1360℃×4min ⎯⎯→FC
950℃+ AC。显著地细化了精铸钛铝基合金的组织,并显著提高了性能;热处
理工艺细化钛铝合金组织的机理为:淬火处理破坏了层片组织中α2 与γ严格的
位向关系,得到大量的块状γm 和羽毛状γf 等非稳态组织,并通过回火和固溶等
后续热处理得到了细小均匀的全层片组织 FL;对不同的热处理组织进行了压缩
实验以及断口分析,细小全层片组织具有最佳的力学性能,精铸态全层片组织
以层间片断裂为主,回火近γ组织 NG 组织以沿晶断裂为主,固溶后得到的细
小层片组织 RFL 以穿层断裂为主。
制备了氧化铝为面层耐火材料的陶瓷型壳,研究了 Ti-47Al-2Cr-2Nb-x
vol%TiB2 合金与 Al2O3 型壳的界面反应。研究表明,TiB2 的加入减少界面反应
的程度;通过反应界面的元素线扫描、面扫描分析、显微硬度测试及 XRD 物
相分析,得出界面反应机理:由 O、Al、Ti、Zr 等元素的相互扩散引起的扩散
型反应,界面反应不是均衡发展的,存在明显的优先发展区域。
关键词: 熔模铸造;γ-TiAl;TiB2;热处理;界面反应
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
In this thesis,three independent parts were investigated as fellows,the refining
effect of titanium diboride additions on the microstructure of investment casting
Ti-47Al-2Cr-2Nb alloys and corresponding mechanism,heat treatment effect on
refining the microstructure and properties of investment