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Ti-Al-∑X（X=B，C，Fe，Si，Cr，Nb）系α（α2）/γ相平衡的研究

作　者: 李俊涛
导　师: 郝士明
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: γ-TiAl基合金相图相平衡扩散偶巨势法相平衡计算 Ti-Al-C Ti-Al-B Ti-Al-Fe Ti-Al-Si Ti-Al-Cr-Fe Ti-Al-Cr-Si Ti-Al-Nb-Fe Ti-Al-Nb-Si
分类号: TG111
类　型: 博士论文
年　份: 1997年
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内容摘要

合金化是改善γ-TiAl 基合金性能的有效方法之一,而C、B、Si、Fe 是其中重要的合金化元素,同时加入Cr-Nb、Cr-Si、Nb-Si是重要的合金化方案。本研究采用合金平衡扩散处理法（简称合金法）和扩散偶-电子探针法系统测定了Ti-Al-C、Ti-Al-B、Ti-Al-Si、Ti-Al-Fe 三元系和Ti-Al-Cr-Fe、Ti-Al-Cr-Si、Ti-Al-Nb-Fe 和Ti-Al-Nb-Si 四元系α（α₂）/γ相平衡关系和相平衡成分,成为这些合金系这一相平衡的最系统的研究结果。巨势法是一种富有发展潜力的相平衡计算方法,已在二元系实际相平衡计算中表现出优势。本研究对三元系相平衡的巨势法计算做了较深入的研究,进行了一系列的模型计算,并将其应用于实际合金体系??Ti-Al-Nb 系的相平衡计算。采用合金法测定了Ti-Al-C、Ti-Al-B、Ti-Al-Si 和Ti-Al-Fe 等三元系的1000¹250℃α（α₂）/γ相平衡关系和成分,根据测定结果分别绘出了0.2 at.%C、0.1at.%B、0.3at.%Si 和1.0at.% Fe 垂直截面相图,并计算了γ相稳定化参数△^*Gi^{α（α₂）→γ}（i=C, B, Si, Fe）。结果表明: （1）在Ti-Al二元系中,加入少量的C 和B 使（α（α₂）+γ）/γ相界线向高Al 方向移动,B 还使α（α₂）/（α（α₂）+γ）相界线向高Al 方向移动;加入少量的Si 和Fe使α（α₂）/（α（α₂）+γ）相界线向富Ti方向有较大移动,Fe 还使（α（α₂）+γ）/γ相界线向富Ti方向移动;加入0.1at.%B 使Tα温度降低约18℃,0.3at.%Si、1.0at.%Fe 分别使Tα温度提高约80¹10℃和90¹10℃,而加入0.2at.%C 对Tα温度影响不大。（2） C、B和Si在α（α₂）相中的溶解度均大于在γ相中的溶解度,而Fe 在α（α₂）相中的溶解度则小于在γ相中的溶解度,且Fe 在α（α₂）和γ相中的分配比随温度升高而增大。（3）当Si含量增加到1.0at%时,组织中出现第三相Ti5Si3。Ti5Si3相的出现使α（α₂）/γ片层组织细化,且粗化困难。采用本研究设计的简易四元扩散偶-电子探针法,测定了Ti-Al-Cr-Fe 系的

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-36
  1.1 γ-TiAl金属间化合物的合金化  12-15
    1.1.1 γ-TiAl基合金的组织状态  12-13
    1.1.2 γ-TiAl基合金的合金化  13-15
  1.2 Ti-Al-ΣX 多元系相图的研究  15-23
    1.2.1 Ti-Al二元相图的研究  15-18
    1.2.2 Ti-Al-X 三元系相图的研究  18-23
      1.2.2.1 Ti-Al-C 三元系相图的研究  18
      1.2.2.2 Ti-Al-B 三元系相图的研究  18
      1.2.2.3 Ti-Al-Si三元系相图的研究  18-20
      1.2.2.4 Ti-Al-Fe 三元系相图的研究  20-21
      1.2.2.5 Ti-Al-Nb 三元系相图的研究  21-22
      1.2.2.6 Ti-Al-Cr 三元系相图的研究  22-23
    1.2.3 Ti-Al-ΣX 四元系相图的研究  23
  1.3 多元系相平衡的实验研究方法  23-24
  1.4 相平衡计算的巨势法研究  24-29
    1.4.1 合金相图计算的发展概况  24-25
    1.4.2 亚规则溶体模型  25-26
    1.4.3 二元系巨势法概要  26-29
      1.4.3.1 巨势的定义  26-27
      1.4.3.2 二元巨势的几何表示  27-28
      1.4.3.3 二元系两相平衡的巨势法分析  28
      1.4.3.4 二元巨势法的特点  28-29
  1.5 本研究的目的及任务  29-30
  第一章参考文献  30-36
第二章研究方法  36-45
  2.1 实验方法  36-42
    2.1.1 合金的熔制  36
    2.1.2 试样制备和平衡处理制度  36-40
      2.1.2.1 Ti-Al-X 三元系相平衡关系的合金法研究  36-37
      2.1.2.2 Ti-Al-ΣX 四元扩散偶的制备和平衡处理制度  37-40
    2.1.3 试样的分析方法  40-41
      2.1.3.1 金相分析  40
      2.1.3.2 电子探针成分分析(EPMA)  40-41
      2.1.3.3 X 射线衍射分析  41
    2.1.4 四元系相平衡的表示方法  41-42
  2.2 计算方法  42-44
    2.2.1 三元系相平衡巨势的几何分析  42-43
    2.2.2 G_P-μ_B-μ_C空间的几何分析  43-44
  第二章参考文献  44-45
第三章 Ti-Al-X(X=C, B, Si, Fe )三元系α(α_2)/γ相平衡的研究  45-58
  3.1 Ti-Al-C 三元系α(α_2)/γ相平衡的研究  45-48
  3.2 Ti-Al-B 三元系α(α_2)/γ相平衡的研究  48-50
  3.3 Ti-Al-Si三元系α(α_2)/γ相平衡的研究  50-53
  3.4 Ti-Al-Fe 三元系α(α_2)/γ相平衡的研究  53-56
  3.5 本章小结  56-57
  第三章参考文献  57-58
第四章 Ti-Al-ΣX 四元系α/γ相平衡的研究  58-77
  4.1 Ti-Al-Cr-Fe 四元系α/γ相平衡的研究  58-63
    4.1.1 扩散偶组织  58
    4.1.2 α/γ相平衡成分的实测结果  58-61
    4.1.3 两相区边界的平面方程系数  61-63
  4.2 Ti-Al-Cr-Si四元系α/γ相平衡的研究  63-69
    4.2.1 扩散偶组织与成分分布  63-64
    4.2.2 α/γ相平衡成分的实测结果  64
    4.2.3 两相区边界的平面方程系数  64-68
    4.2.4 γ/Ti55i3相平衡  68-69
  4.3 Ti-Al-Nb-Fe 四元系α/γ相平衡的研究  69-72
    4.3.1 扩散偶组织  69
    4.3.2 α/γ相平衡成分的实测结果  69-71
    4.3.3 两相区边界的平面方程系数  71-72
  4.4 Ti-Al-Nb-Si四元系α/γ相平衡的研究  72-75
    4.4.1 扩散偶组织  72-73
    4.4.2 α/γ相平衡成分的实测结果  73
    4.4.3 两相区边界的平面方程系数  73-75
    4.4.4 γ/Ti_5Si_3相平衡  75
  4.5 本章小结  75-76
  第四章参考文献  76-77
第五章三元系相平衡巨势法分析与计算  77-101
  5.1 三元系亚规则溶体的巨势  77-78
  5.2 由有效化学势求解相成分的方法  78
  5.3 三元系亚规则溶体溶解度间隙的巨势法分析与计算  78-89
    5.3.1 三元系溶解度间隙的巨势法分析  78-79
    5.3.2 三元系溶解度间隙的巨势法计算  79-82
    5.3.3 三元系溶解度间隙亚规则溶体模型计算  82-89
  5.4 三元系亚规则溶体不同结构相平衡的巨势法分析与计算  89-96
    5.4.1 三元系不同结构相平衡的巨势法分析  89
    5.4.2 三元系不同结构相平衡的巨势法计算  89-90
    5.4.3 三元系不同结构相平衡亚规则溶体模型计算  90-96
  5.5 三元合金系平衡相变温度的计算  96-99
  5.6 本章小结  99
  第五章参考文献  99-101
第六章 Ti-Al-Nb 三元系相平衡的热力学计算  101-118
  6.1 多元系中亚稳态边二元系相互作用参数的确定  101-106
    6.1.1 三元系T0线法推算相互作用参数  102-103
    6.1.2 三元系化学势相等法推算相互作用参数  103-106
  6.2 Ti-Al-Nb 三元系α/β相平衡的计算  106-111
    6.2.1 Ti-Al二元系α/β相平衡  106-107
    6.2.2 Ti-Nb 二元系α/β相平衡  107-108
    6.2.3 Al-Nb 二元系L/β相平衡  108-109
    6.2.4 Ti-Al-Nb 三元系α/β相平衡  109-111
  6.3 Ti-Al-Nb 三元系α/γ相平衡的计算  111-113
    6.3.1 Ti-Al二元系α/γ、α_2/γ相平衡的计算  111
    6.3.2 Ti-Al-Nb 三元系α/γ相平衡的计算  111-113
  6.4 本章小结  113-117
  第六章参考文献  117-118
第七章总结  118-120
致谢  120-121
在读期间发表的论文  121-122
作者简介  122

Ti-Al-∑X（X=B，C，Fe，Si，Cr，Nb）系α（α2）/γ相平衡的研究

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