【摘 要】
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本文采用氩气保护下的真空水冷铜坩埚磁悬浮熔炼制备所需金属间化合物结构材料。研究所用的合金分别为,合金Ⅰ:Ti-40Al-10Fe(摩尔分数),合金Ⅱ:Ti-48Al-10Nb(摩尔分数)。使用
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本文采用氩气保护下的真空水冷铜坩埚磁悬浮熔炼制备所需金属间化合物结构材料。研究所用的合金分别为,合金Ⅰ:Ti-40Al-10Fe(摩尔分数),合金Ⅱ:Ti-48Al-10Nb(摩尔分数)。使用显微硬度计测量了合金的铸态组织硬度及在800℃时效硬度变化曲线。使用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和能谱仪分析了合金Ⅰ的铸态组织和性能,1200℃退火处理后及800℃时效处理的微观组织。使用不变线理论初步讨论了Ti-40Al-10Fe的位错强化机制。
结果表明,合金铸态组织为树枝状晶和少量的等轴晶;主要由γ-TiAl相和τ2相组成;Fe和Al在等轴晶区有偏析存在。对合金Ti-40Al-10Fe和Ti-48Al-10Nb的对比实验表明,Ti-40Al-10Fe的铸造性能更佳,且消除了缩孔;显微硬度达到498.35HV,远大于Ti-48Al-10Nb的326.90HV。同时,讨论了Fe对合金的组织和性能的影响。
退火态组织主要由等轴γ晶的组织、高温β相组成;退火处理后的晶粒较细,TEM观察发现,退火态组织呈现条状特征,同时出现大量孪晶且为真孪晶。时效热处理的结果表明,Ti-40Al-10Fe合金的时效硬度曲线峰值出现在800℃保温48小时处,但不显著;合金的时效相未能观察到;从热力学和动力学角度分析了合金时效脱溶的驱动力以及新相从基体相中析出的转变方式。
根据相变不变线理论计算合金析出相偏离TiAl基体的(111)滑移面法线的角度不超过10°,有效的阻挡了位错在滑移面的运动;用相图热力学解释了合金在800℃等温时效,时效温度达不到析出相TiFe相的析出温度,是后面的时效热处理失败的主要原因。
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