论文部分内容阅读
TiAl基合金具有优异的高温性能,研究TiAl基合金板材具有十分重要的理论和实用价值。本文以碳化硅颗粒增强铝基复合材料板材(SiCp/Al)和纯钛(Ti)板材为原料,通过叠轧及热处理制备了TiAl基复合材料板,探索了TiAl基复合材料板的制备工艺。还借助SEM、TEM、XRD等手段研究了热处理过程中反应层的相组成、反应动力学及反应机理。 采用粉末冶金法制备了5vol.%SiCp/Al复合材料。通过对比Ti与SiCp/Al的屈服强度,确定了多层Ti–SiCp/Al板的热压轧制温度分别为400℃和300℃。经过60%下压量的轧制,Ti板变形量为58%,SiCp/Al板为62%,基本达到变形协调。 经过低温热处理,多层Ti–SiCp/Al板反应层基体为均匀的等轴状TiAl3相;TiAl3晶界含少量未与Ti反应的Al;反应层中的SiCp发生少量分解,C与Ti形成的细小的TiC化合物弥散分布在反应层中,Si固溶在TiAl3中,占据着TiAl3中Al的位置。 经过650℃保温25小时低温热处理,多层Ti–SiCp/Al板转变成多层Ti–(TiCp+SiCp)/TiAl3板。多层Ti–(TiCp+SiCp)/TiAl3板高温热处理过程中,Ti反应完全之前,反应层由Ti3Al、TiAl、TiAl2、TiAl3相组成,并存在成分梯度;Ti反应完全之后,各相逐渐转变为TiAl,成分梯度消失。经过950℃保温40小时高温热处理,多层Ti–(TiCp+SiCp)/TiAl3板转变成TiAl基复合材料板材;Ti5Si3相及非常细小的TiC相弥散分布在复合材料中。 通过研究热处理反应动力学,得出多层Ti–SiCp/Al板热处理反应层的生长是受抛物线生长动力学控制的反应扩散机制。并得到了多层Ti–SiCp/Al板两步热处理反应动力学方程。