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《武汉理工大学》 2008年
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高温自润滑TiAl基合金的制备及其性能研究

杨丽颖  
【摘要】: 在TiAl合金中添加CaF_2-BaF_2共晶体创新出的新型轻质摩擦学材料可大幅度地改善高速摩擦副的动力学性能。 论文首次以TiAl合金为基,通过添加CaF_2-BaF_2共晶体制备出高温自润滑TiAl新型合金,并研究了其结构特征、物理性能和摩擦学特性。 文中在大量的工艺试验基础上,优选出高温自润滑TiAl合金的烧结工艺(烧结温度1200℃,保温30min,烧结压力为30MPa),在此工艺范围内,TiAl合金显现出高的弯曲强度和断裂韧性。通过添加强化粒子,使合金界面的粒子成为位错移动的阻碍,位错线切过粒子时形成位错环,从而产生Orowan位错强化,进一步增强了合金的力学性能。 为了实现高温自润滑TiAl合金的相结构稳定性,文中研究了其微观结构和相结构特征。研究表明:该新型合金组织主要为γ-TiAl相和α_2-Ti_3Al相,颗粒中心是富Al的α-Ti;但该相结构与热压温度有关,当热压温度升高1200℃时,合金中的相颗粒状物联接成岛状,同时在基体相中出现了一些较为规整的晶粒和孪晶。显微组织由α_2/γ层片状晶团和γ晶粒组成,其中,α_2/γ层片状晶团的尺寸在50-100μm之间,γ晶粒为10-40μm之间,而且层片晶团内板条的厚度较大。 为了提高TiAl合金的高温工作可靠性,文中重点研究了其抗氧化性能。研究发现:当在TANC(Ti-48Al-2Nb-2Cr)基体中添加不同润滑剂,可影响其氧化动力学曲线,当固体润滑剂含量为5%时,其动力学曲线呈抛物线形状,且能够阻塞氧扩散通道,从而提高其抗氧化性能,而过多的润滑剂的添加反而不利于其抗氧化性。 文中通过高温磨损试验分析了自润滑TiAl合金在不同固体润滑剂质量分数下的减摩机理和润滑膜成膜机理。研究表明:添加10%(38%CaF_2-62%BaF_2)固体润滑剂使材料的磨损率最低,且在磨损过程中,能够在磨损表面形成一层较完整的润滑膜,膜的存在使其具有很好的减摩性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TG146.23

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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