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TiAl基合金与TC4的扩散连接及其性能研究

作　者: 马明珠
导　师: 刘东雨
学　校: 华北电力大学
专　业: 动力工程
关键词: TiAl TC4 扩散连接 激光熔凝 力学性能
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 7次
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内容摘要


随着航空航天业的发展,TiAl基合金作为一种新型的轻质结构材料越来越引起人们的注意。在TiAl基合金的应用中,不可避免存在着TiAl基合金与异种合金的连接问题。本文提出了TiAl基合金与TC4合金的扩散连接方案,并对扩散连接接头显微组织及力学性能进行分析。本文首先对粉末冶金近Y态TiAl基合金进行热处理,获得具有良好高温性能的全片层组织,热处理工艺为真空条件下加热至1355℃,保温30min,随炉冷却。之后对TiAl基合金及TC4合金进行激光熔凝工艺探索,获得最佳激光熔凝工艺参数。对经过激光熔凝处理的TiAl基合金及TC4合金进行扩散连接实验,将其力学性能与未经激光处理的扩散连接接头的力学性能进行了比较。结果表明,激光熔凝处理能够细化晶粒,促进扩散连接过程的进行；结合应力应变曲线和断口形貌发现,除了500℃和600℃拉伸条件下激光熔凝接头试样受脆性等轴晶的影响抗拉强度较低以外,室温、400℃下以及未经激光处理的扩散连接试样的抗拉强度均达到TiAl基合金基体的75%以上；经激光熔凝处理试样进行860℃后续热处理后,其室温强度和高温强度都得到了一定提高。实验还发现,未经激光处理的TiAl及TC4之间添加一层镍基非晶箔带后,非晶层向TC4合金的扩散明显,接头抗拉强度超过了TiAl基体的60%,在400℃和500℃条件下超过了80%。分别在500℃和600℃条件下接头的蠕变实验表明,未经激光处理的扩散连接接头NLT (no laser treatment)试样和经过激光处理的扩散连接接头LT (laser treatment)试样在同应力条件下500℃的蠕变速率低于600℃的蠕变速率。在相同温度和相同应力下,NLT试样的蠕变速率低于LT试样的蠕变速率。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 课题提出的背景及研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 课题主要工作和研究内容  11-12
第二章 TiAl基合金简介及其热处理  12-19
  2.1 PM-TiAl基合金简介  12-14
    2.1.1 TiAl基合金的四种典型组织  12-14
  2.2 TiAl基合金的热处理  14-18
    2.2.1 DSC差示扫描热分析  15-16
    2.2.2 热处理后TiAl基合金的显微组织分析  16-18
  2.3 本章小结  18-19
第三章 激光熔凝处理  19-27
  3.1 激光熔凝技术概述  19
  3.2 激光熔凝实验  19-25
    3.2.1 激光熔凝设备及实验准备  19-20
    3.2.2 实验过程及结果分析  20-25
  3.3 本章小结  25-27
第四章 TiAl基合金与TC4合金的扩散焊接  27-33
  4.1 扩散焊接技术概述  27
  4.2 实验材料与实验设备  27-29
    4.2.1 实验材料  27-28
    4.2.2 实验设备  28-29
  4.3 实验过程  29-30
    4.3.1 扩散焊接实验模型  29-30
  4.4 显微组织分析  30-31
    4.4.1 未激光处理扩散连接样的显微组织  30-31
    4.4.2 激光处理后与未经激光处理扩散连接样的显微组织比较  31
  4.5 本章小结  31-33
第五章 连接件的力学性能研究  33-52
  5.1 拉伸性能  33-42
    5.1.1 NLT拉伸性能与断口形貌  34-36
    5.1.2 LT拉伸性能NLT拉伸性能比较  36-39
    5.1.3 LT拉伸性能后续热处理性能优化  39-41
    5.1.4 中间添加镍基非晶的扩散钎焊试样力学性能  41-42
  5.2 疲劳性能  42-46
    5.2.1 疲劳试样制备  43
    5.2.2 TC4的裂纹扩展  43-45
    5.2.3 TiAl基合金的裂纹扩展  45-46
  5.3 蠕变性能  46-50
    5.3.1 蠕变曲线和蠕变断裂  46-48
    5.3.2 蠕变结果分析  48-50
  5.4 本章小结  50-52
第六章 总结与展望  52-54
  6.1 总结  52
  6.2 展望  52-54
参考文献  54-60
攻读硕士期间发表的学术论文及其它成果  60-61
致谢  61-62
作者简介  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 加压焊 > 其他加压焊
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