收藏本站
收藏 | 论文排版

多元Ti_2AlNb基合金的显微组织演变与性能研究

何永胜  
【摘要】:轻量化、高效能、低成本是航空航天结构材料发展的主要追求目标。Ti_2AlNb基合金因具有优异的综合力学性能使其成为在航空航天发动机领域最具潜力的轻质结构材料之一。然而,Ti_2AlNb基合金因存在室温断裂韧性、高温抗氧化性、蠕变性能不能满足高性能发动机结构材料设计所需的问题,从而极大的限制了该合金的应用。因此,如何通过材料成分设计、组织控制开发下一代高性能Ti_2AlNb基合金就成为亟待解决的现实问题。近年来,有关Ti_2AlNb基合金中添加第四元的Mo、Zr、V和Si合金化的研究已有大量报道,但主要集中在简单的四元Ti_2AlNb-X合金体系中。为此,从优化合金综合性能出发,设计了多种含Mo、Zr、V和Si的多元Ti_2AlNb基合金,以优异的抗氧化性能为判断准则,优选出一种新型多元Ti-22Al-25Nb-1Mo-1Zr-1V-0.2Si(at,%,下同)合金。探讨了合金的抗氧化行为以及成分对合金氧化行为的影响。再以该新型合金为研究对象,基于动态材料模型构建了该合金的热加工图,用于指导热加工工艺制定。最后,基于不同热加工参数和热处理工艺调控显微组织,获得了三种典型组织,分析测试了三种组织下的室温、高温拉伸性能以及蠕变性能。获得以下主要研究结果:设计优化出一种成分为Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si的Ti_2AlNb基合金,系统研究了该合金在650~850℃下的恒温氧化行为,发现其在850℃下氧化100h的氧化增重仅为0.41 mg·cm~(-2),表现出优异的高温抗氧化性能。并系统对比了该合金与工程化应用的Ti-22Al-25Nb合金在相同氧化条件下的氧化增重、氧化膜结构及元素分布。结果表明:Ti-22Al-25Nb合金在650~750℃时的氧化物主要由Ti O_2组成,在850℃时Ti-22Al-25Nb合金的氧化产物为Ti O_2和AlNbO_4。而多元的Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si合金氧化产物主要由Ti O_2,Al_2O_3和Nb O组成。揭示了两种合金高温氧化机理,并分析了Mo,V,Zr和Si元素添加对抗氧化性能的影响。通过热模拟压缩试验,获得了多元Ti-22Al-25Nb-1Mo-1V-1Zr-0.2Si合金的真应力-真应变曲线。基于合金热模拟压缩变形获得的真应力-应变数据,分析了合金峰值应力、变形温度和应变速率三者之间的关系,基于动态材料模型,构建了合金的本构方程和热加工图。确定了应变量为0.2和0.6下的失稳变形区(变形温度980~1050℃,应变速率约为1~10 s~(-1)),其耗散效率η值在0.24-0.48之间,且η值随应变的增加和应变速率的减小而增大。通过不同的热加工工艺调控合金的显微组织,探讨了显微组织对合金的室温、高温拉伸性能和蠕变性能的影响。发现通过在B2单相区锻造后空冷获得的板条状组织具有拉伸强度高、抗蠕变性能优异的特性,室温下抗拉强度为1188 MPa、高温拉伸强度为950 MPa,650℃/150MPa加载100h下的蠕变应变仅为0.12%。通过在O+B2相区锻造后空冷获得的等轴组织具有塑性高、抗蠕变和拉伸强度低的特征,其室温下的延伸率为9.0%,高温延伸率达到36%,650℃/150MPa加载100h下的蠕变应变大于0.20%。通过在α_2+O+B2三相区锻造后空冷获得的双态组织其室温、高温拉伸性能和蠕变性能介于板条和等轴之间。通过不同的热处理工艺调控合金的显微组织,探讨了热处理工艺对合金组织演变和性能的影响。发现随着固溶温度升高,初生α_2相尺寸变小,体积分数减少,α_2/O颗粒分布逐渐均匀化,B2相的体积分数增加。合金的室温、高温拉伸强度升高,塑性降低。随着时效温度升高,针状O相体积分数减少,但O相的厚度尺寸增加。合金的强度和塑性变化规律与固溶处理的规律相反,而合金的蠕变性能则呈现先降低后增加的分布规律。此外,阐述了高温拉伸过程中α_2相向O相动态转变的机制,并构建了α_2相动态分解的模型。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 熊聪;王建;郑海忠;马盼盼;李贵发;鲁世强;;Ti_2AlNb基合金制备方法研究进展[J];特种铸造及有色合金;2020年10期
2 李博;王俊勃;刘江南;窦博;黄晟;王振楠;梅金娜;;V元素掺杂对粉末冶金Ti_2AlNb合金显微组织的影响[J];钛工业进展;2022年02期
3 杨家俊;刘立斌;赵云;章立钢;;Ti_2AlNb基合金高温氧化初期热力学分析[J];粉末冶金材料科学与工程;2020年02期
4 司玉锋;孟丽华;陈玉勇;;Ti_2AlNb基合金的研究进展[J];宇航材料工艺;2006年03期
5 周峰;王克鲁;鲁世强;李鑫;刘建军;程静;;含稀土的Ti_2AlNb基合金高温流动行为及物理本构模型[J];材料热处理学报;2018年12期
6 佀好学;静永娟;岳喜山;高兴强;;Ti_2AlNb合金的钎焊试验研究[J];航空制造技术;2015年S1期
7 冯艾寒;李渤渤;沈军;;Ti_2AlNb基合金的研究进展[J];材料与冶金学报;2011年01期
8 霍俊美;何博;;Ti_2AlNb基合金及其增材制造技术研究进展[J];中国材料进展;2022年08期
9 朱瑞灿;谢美蓉;张益坤;刘景铎;王国庆;马芳;赵刚;;焊接规范对Ti_2AlNb基合金电子束焊接接头性能的影响[J];航天制造技术;2009年05期
10 吴波,张翥,沈剑韵,彭德林,柳松清;Ti_2AlNb基合金的ISM熔炼研究[J];宇航材料工艺;2002年02期
11 任蓓蕾;缪强;梁文萍;王力;胡荣耀;陆海峰;;渗铝温度对Ti_2AlNb合金高温抗氧化性能的影响[J];材料热处理学报;2015年12期
12 张建伟;李世琼;梁晓波;程云君;;Ti_3Al和Ti_2AlNb基合金的研究与应用[J];中国有色金属学报;2010年S1期
13 王力;梁文萍;缪强;任蓓蕾;潘晓扬;;Ti_2AlNb合金不同温度下的高温氧化行为[J];金属热处理;2015年03期
14 柯于斌;段辉平;梁晓波;张建伟;;Ti_2AlNb基合金电子束焊接头的显微组织[J];宇航材料工艺;2009年06期
15 任蓓蕾;缪强;梁文萍;潘晓扬;陆海峰;胡荣耀;夏金姣;;渗碳温度对Ti_2AlNb合金摩擦磨损性能的影响[J];材料热处理学报;2016年09期
16 唐杨杰;赵霄昊;刘彦涛;张永忠;陈以强;;激光增材制造Ti_2AlNb基合金的组织与性能[J];金属热处理;2016年04期
17 张方;;Ti_2AlNb基合金高温防护涂层的研究现状[J];材料保护;2019年11期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 张建伟;梁晓波;程云君;李世琼;;航空发动机用Ti_3Al合金和Ti_2AlNb合金研制进展[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
2 张建伟;李世琼;梁晓波;程云君;;Ti_3Al和Ti_2AlNb基合金的研究与应用[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(上册)[C];2010年
3 郭晓慧;沈俊;刘抒;牛焱;;Ni-xCr-yAl合金在800℃碳氧混合气氛中腐蚀行为的研究[A];第十届全国腐蚀大会摘要集[C];2019年
4 魏敏;梁秀兵;尹艳丽;陈永雄;刘晓强;;高熵合金制备方法的研究进展[A];第九届全国表面工程大会暨第四届全国青年表面工程论坛论文集[C];2012年
5 郝茜;张翼明;任旭东;高立红;;镨钕合金碳量分析标准样品的研制[A];第十五届全国稀土分析化学学术研讨会论文集[C];2015年
6 郭伟;梁秀兵;陈永雄;王林磊;;高熵合金的研究现状与发展趋势[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 刘荣丽;易师;崔益新;范会涛;;铝钇合金中钇的测定[A];第十三届全国稀土化学分析学术研讨会论文集[C];2011年
8 王保全;;铜铋铈合金中铋、铈的快速测定[A];中国电子学会生产技术学会理化分析四届年会论文集上册[C];1991年
9 沈慧敏;;硒化亚铜浊度法直接测定铅基合金中硒的条件研究[A];中国电工技术学会铅酸蓄电池专业委员会第七届全国铅酸蓄电池学术年会论文全集[C];2000年
10 邓世平;唐光明;胡家桃;;轴尖用Ni-40Cr-3.5Al-1.0Nb-B合金的性能和组织[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
11 陈炜;兰长春;杨锐;;合金靶片辐照性能初探[A];第八届全国核靶技术学术交流会论文摘要集[C];2004年
12 陆兴;张彦生;;Fe-31Mn-3Al-7Cr合金电阻应变灵敏系数的温度影响[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
13 包燕平;;炼钢用合金的减量化应用及控制研究(高质量低成本炼钢连铸新技术)[A];2017年高效率低成本转炉炼钢关键技术高级研讨会交流资料[C];2017年
14 张宝根;;铜及其合金表面的腐蚀与保护研究[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
15 黄愿平;张晗亮;向长淑;李增峰;;难熔金属及合金形变强化[A];有色金属工业科学发展——中国有色金属学会第八届学术年会论文集[C];2010年
16 李青;肖程波;杨海青;宋尽霞;李明;;合金元素对耐腐蚀定向合金显微组织及持久寿命影响研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
17 朱远志;尹志民;郭昌明;滕浩;;6Cr21Mn10MoVNbN合金的高温流变特性[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
18 杨广军;;钢厂对锰系合金选择的一些思考[A];第26届全国铁合金学术研讨会论文集(上册)[C];2018年
19 范景莲;刘涛;成会朝;;中国钨基合金的进步与发展[A];建国60周年中国钨业科技进步与发展文集[C];2009年
20 庄应烘;;铜基C_u-C_o-C_r-S_i电极合金的研究[A];中国电子学会生产技术分会第五届金属材料及热处理年会论文集(一)[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 何永胜;多元Ti_2AlNb基合金的显微组织演变与性能研究[D];西北工业大学;2019年
2 张贵华;含钼Ti_2AlNb合金热加工行为及组织性能研究[D];北京科技大学;2020年
3 党薇;Ti_2AlNb基合金显微组织演化及恒温氧化行为[D];西北工业大学;2016年
4 张亚然;含Mo粉末冶金Ti_2AlNb合金中O相析出行为及其力学性能[D];天津大学;2020年
5 吴红艳;Ti_2AlNb基合金等离子表面合金化及摩擦学行为的研究[D];南京航空航天大学;2008年
6 李文虎;多相Mo-Si-B-La_2O_3合金的制备及其高温氧化与摩擦磨损性能研究[D];西安理工大学;2020年
7 颜泽华;高强耐热Mg-9Gd-3Nd-lZn-lSn-0.5Zr合金的制备及强化行为[D];哈尔滨理工大学;2020年
8 游志勇;合金化对高锌镁合金组织和性能影响的研究[D];太原理工大学;2012年
9 曹祎程;铜镍硅合金的不连续相演变行为及强化机理研究[D];北京有色金属研究总院;2022年
10 赵瑞锋;Co_xCr_yCuFeMnNi系高熵合金的组织、性能及合金元素的协同效应研究[D];郑州大学;2020年
11 李江;新型高强高弹铜镍硅系合金制备及其微观组织性能的研究[D];北京科技大学;2020年
12 李婧;生物医用多孔钛镍(铌)合金的制备与性能研究[D];中南大学;2014年
13 刘红宾;基于合金化改善镁合金强/韧性的研究[D];大连理工大学;2009年
14 宋西贵;合金熔体脆性的广义性研究[D];山东大学;2009年
15 杨芬芬;镍铝青铜合金的成分优化与耐蚀机制[D];大连理工大学;2020年
16 李力超;高熵合金高温氧化及腐蚀失效行为研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2020年
17 张蔚冉;面向核能体心立方高熵合金的设计和性能[D];北京科技大学;2020年
18 周明哲;航空用2E12合金热处理工艺与疲劳行为的相关基础问题研究[D];中南大学;2010年
19 颜永得;镁锂基合金电解法制备及机理研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
20 李波;聚苯醚/聚酰胺6合金和复合材料的结构与性能研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 贾国朋;Ti_2AlNb基合金超塑变形行为研究[D];上海交通大学;2019年
2 胡勇;Ti_2AlNb基合金多向锻造微观组织演化行为及机理研究[D];合肥工业大学;2019年
3 李贝贝;Ti_2AlNb基合金固态扩散连接工艺研究[D];合肥工业大学;2015年
4 熊聪;纳秒激光冲击Ti_2AlNb合金表层组织演变规律及工艺优化[D];南昌航空大学;2020年
5 杨龙川;Ti_2AlNb基合金的选区激光熔化成形研究[D];南京理工大学;2021年
6 李焕;脉冲电流辅助Ti_2AlNb合金热变形及组织演变研究[D];哈尔滨工业大学;2021年
7 黄赟;Ti_2AlNb基合金的热变形行为及加工图研究[D];南昌航空大学;2015年
8 张力军;Ti_2AlNb合金钎焊及液相扩散连接工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 许鹏宇;Ti_2AlNb基合金三层结构热弯/扩散连接组合工艺[D];哈尔滨工业大学;2014年
10 陈卓;Ti_2AlNb基合金多向等温锻造组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
11 程军;基于加工图理论与Prasad塑性失稳准则的Ti_2AlNb基合金热变形行为研究[D];云南大学;2013年
12 毕广利;Al-13Mg-xMn-yRE合金的制备与表征[D];长春理工大学;2008年
13 王玉;Al-7.5Zn-2Mg-2.3Cu-0.1Sc-xCe合金的组织和力学性能[D];沈阳工业大学;2017年
14 牛鹏云;AlFeCrCoNi-Zr_x系高熵合金的显微组织和性能研究[D];西安工业大学;2016年
15 赵春凤;若干多主元高熵合金的热处理工艺、组织和性能研究[D];福州大学;2014年
16 李冬;高强高韧Ti-Al-Fe-V-Cr-Zr合金显微组织与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2015年
17 郭建斌;五元难熔高熵合金的组织结构与力学性能研究[D];北京理工大学;2015年
18 刘学峰;难熔高熵合金的制备及其组织性能研究[D];北京理工大学;2015年
19 吴柳融;含ErAl-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-0.15%Zr合金的热变形及组织性能研究[D];中南大学;2012年
20 马腾飞;高强铸造Al-5.0Cu-XSi-0.8Mn合金的成分设计、工艺性能及力学性能[D];南昌大学;2020年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 记者 施雨润苗 通讯员 朱良杜;丰达合金王国宁半月内连获殊荣[N];团结报;2020年
2 重庆商报-上游新闻首席记者 刘勇 实习生 潘颖;顺博合金预增最高117%[N];重庆商报;2021年
3 本报实习记者 赵萍;粉末冶金高熵合金将获更多用武之地[N];中国冶金报;2020年
4 本报记者 王金伟;恒利来合金:化解融资难 企业有奔头[N];许昌日报;2018年
5 记者 倪燕英 通讯员 黄黎明;浦江产合金热塑板填补国内空白[N];金华日报;2019年
6 本报记者 吴奕萱;三十年砥砺前行 博威合金引领国内合金材料产业发展[N];证券日报;2019年
7 记者 付永文;中铝华润一期50万吨合金铝项目通电投产[N];吕梁日报;2018年
8 李坤;SST合金债务重组获批[N];证券时报;2007年
9 本报首席记者 包斯文;近期国内普通合金市场持续向好[N];中国冶金报;2007年
10 记者 彭科峰;玻璃形成合金液体获证存在液液相变[N];中国科学报;2015年
11 本报记者 包斯文;普通合金市场疲软态势难改[N];中国冶金报;2016年
12 本报记者 张源珊;高氮合金项目填补国内空白[N];长春日报;2015年
13 本报记者 彭友;SST合金重组方案可挽救财务危机[N];上海证券报;2008年
14 本报记者 张洁;ST合金上半年扭亏为盈[N];中国证券报;2011年
15 记者 蒋国彬;合金大院区域改造工程开工[N];本溪日报;2011年
16 本报首席记者 包斯文;国内普通合金市场持稳[N];中国冶金报;2009年
17 立冬;美开发出合金制氢新工艺[N];中国有色金属报;2007年
18 文言;宝钛成功研制出Ti2AlNb合金材料[N];中国有色金属报;2014年
19 本报首席记者 包斯文;铬系合金市场将稳中趋向走软[N];中国冶金报;2010年
20 商报记者 况玉清;ST合金乌龙公告隐现黑手[N];北京商报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978