文档介绍：摘要
NiAl 金属间化合物超塑性研究
摘要
NiAl 金属间化合物具有高熔点高导热率优异的抗氧化性能低
密度和高强度有望成为一种新型的高温结构材料但 NiAl 合金还未走
向实用化就其原因室温低塑性及由此导致的难以加工是阻碍其实用
化的重要原因之一
超塑性成形技术已成为加工难变形材料极具吸引力的方法之一
NiAl 金属间化合物超塑性研究可望为其寻求一条经济可行的成形工艺
最近的研究发现同已研究的 FeAl 和 Fe3Al Ni3Al 基合金 TiAl
基合金及 Fe3Si 一样 B2 结构富 Ni 单相 NiAl 合金 Ni-40Al 与 Ni-45Al
也存在大晶粒超塑性现象且富 Ni 程度高的 Ni-40Al 合金比富 Ni 程度低
的 Ni-45Al 合金具有更好的超塑性
本研究旨在探索组分对单相富 Ni 大晶粒 NiAl 金属间化合物超塑性
影响的统计规律及形成原因并考察双相 NiAl 合金高温变形时两相能否
相互协调变形是否也具有超塑性
为此选取了 Ni-40Al Ni-42Al Ni-45Al Ni-48Al 共四种 NiAl 合
金作为富 Ni 单相大晶粒 NiAl 合金之研究对象为便于比较亦选取了
正化学计量比 Ni-50Al 作为单相大晶粒 NiAl 合金之考察对象基于本研
究室已对 Ni-40Al Ni-45Al 合金进行了相关研究本文以 Ni-42Al
Ni-48Al Ni-50Al 三种合金为主要研究对象结合 Ni-40Al Ni-45Al 合
金的研究结果进行组分对单相富 Ni 大晶粒 NiAl 金属间化合物超塑性
影响的综合分析与讨论
同时选取了双相 Ni-31Al 作为多相 NiAl 合金超塑性研究对象
由于 NiAl 合金难以加工为获取大晶粒 NiAl 试样本研究探索了
I
上海交通大学博士学位论文
热机械控制压制 TMCP 技术制备多晶 NiAl
本文系统地研究了所选 NiAl 合金的高温流变行为利用金相显微分
析 OM 电子背散射技术 EBSD 和透射电子显微术 TEM 从不同
尺度上分析了形变过程中的组织演变规律利用扫描电子显微术 SEM
分析了部分拉伸试样断口最后总结了富 Ni 单相大晶粒 NiAl 金属间
化合物中组分对高温流变行为及显微组织演变的影响及形成原因分析
讨论了大晶粒金属间化合物超塑性变形机制并对单相大晶粒 NiAl 金属
间化合物超塑性变形对其室温塑性的改善作了预测
对 NiAl 合金高温流变行为之研究发现富 Ni 单相大晶粒 NiAl 合金
普遍具有超塑性且超塑性变形能力同组分密切相关随 Ni 含量增高
最大断裂延伸率增加平均应变速率敏感指数 m 值升高变形激活能 Q
降低超塑性变形时峰值应力减小
Ni-50Al Ni-48Al Ni-42Al 的最大拉伸断裂延伸率分别为 139%
188% 306% 平均应变速率敏感指数 m 值分别为
Q 值分别为 399kJ/mol 375kJ/mol 306kJ/mol
导致富 Ni 单相大晶粒 NiAl 合金超塑性变形能力随 Ni 含量增高而增
大的根本原因可能是有助于位错运动的点缺陷 Al 反位原子浓度随
Ni 含量增高而增大从而使变形容易进行
单相大晶粒 NiAl 合金超塑变形过程中组织演变的显微分析表明变
形前原始晶界为平直的大角度晶界晶内位错密度极低变形初期
原平直的晶界出现锯齿化且通过位错攀移和交滑移交互作用形成
取向差很小的亚晶界变形中后期一方面已形成的不稳定的亚晶界
不断吸收晶内滑移和攀移位错亚晶界位错密度不断增加取向差逐步
增大转变为小角晶界进而转变为大角晶界另一方面整个超塑变
形过程中持续有新的亚晶界不断形成进一步分割已形成的亚晶粒从
而最终导致变形后晶粒显著细化同时变形过程中亚晶的转动及亚晶
界的滑移和迁移对变形起协调作用
单相大晶粒 NiAl 合金超塑性变形过程中组织演变的显微分析发现
组织演变速率同组分密切相关随 Ni 含量增加变形初期晶界锯齿
化程度加剧较小角度的新晶界形成速度增加变形末期亚晶粒尺寸减
II
摘要
小大角度晶界分布均匀度增加晶粒细化程度增加
本研究所采用的各种显微分析技术对大晶粒 NiAl 合金超塑性变形过
程中组织演变的分析证明: 林栋樑()等提出的连续动态回复与再
结晶 CDRR 为金属间化合物大晶粒超塑性的主要变形机制
单相大晶粒 NiAl 合金超塑变形过程中组织演变的 EBSD 研究发现
大晶粒 NiAl 合金超塑变形使重合位置点阵