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TiAl合金精密铸造工艺对其组织和性能的影响

作　者: 王宝兵
导　师: 田竟
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 精密铸造 TiAl合金晶粒度拉伸性能
分类号: TG249.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文研究了Ti45Al5Nb0.3Y合金熔模精密铸造工艺对其组织和性能的影响。结果表明,TiAl合金的组织形貌随着铸造工艺的变化发生了明显变化。浇注温度、离心转速、型壳预热温度、型壳材料对合金晶粒度的影响显著。由于试样较小,界面反应不是非常剧烈,反应层厚度变化不大,铸造工艺对界面反应的影响并不显著。离心浇注后,富Y相形态呈多样性,在晶粒内部、晶界分布弥散。选取离心转速为200rpm的试样,当试样位置逐渐远离端部时,晶粒由等轴晶向柱状晶逐渐变化。浇注温度、离心转速、型壳预热温度、面层型壳材料对TiAl合金力学性能有较大的影响。当浇注温度为1650℃;离心转速为400rpm;型壳预热温度为300℃时,TiAl合金的性能最好。在经过900℃退火处理后其平均抗拉强度为370.8MPa。TiAl合金750℃高温力学性能优于常温力学性能,其抗拉强度为364.2MPa,同时存在2.9%的延伸率。常温下断口形貌为沿片层的解理断裂、穿层断裂和沿晶断裂。高温断口主要的断裂方式为解理断裂,含有穿层断裂和少量的韧窝断裂,断口形貌表现出撕裂痕迹。在Ti45Al5Nb0.3Y的熔模铸造中,主要的缺陷有卷入性气孔、缩孔、热裂纹、欠浇等。型壳预热温度和浇注温度对TiAl合金热裂倾向有非常大的影响,提高型壳预热温度,降低浇注温度皆能降低热裂纹倾向。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 课题背景  8
  1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.3 国内外在该方向的研究现状及分析  9-18
    1.3.1 TiAl合金的发展  9-11
    1.3.2 TiAl合金的精密铸造  11-17
    1.3.3 离心铸造  17-18
  1.4 本文研究的主要内容  18-19
第2章型壳的制备和实验方法  19-25
  2.1 实验材料准备  19
    2.1.1 材料的成分  19
  2.2 蜡模设计及模具  19-20
  2.3 实验用型壳的制备  20-23
    2.3.1 耐火材料的选择  20
    2.3.2 粘接剂的选择  20
    2.3.3 涂挂涂料的配置  20-21
    2.3.4 型壳撒砂和干燥  21-22
    2.3.5 脱蜡和焙烧  22-23
  2.4 合金的熔炼  23-25
    2.4.1 熔炼设备  23
    2.4.2 合金熔炼过程  23-25
第3章试样组织分析及缺陷分析  25-51
  3.1 熔模铸造TiAl铸件铸造缺陷分析  25-33
    3.1.1 气孔  25-27
    3.1.2 飞溅的液滴  27
    3.1.3 热裂  27-29
    3.1.4 表面质量  29-32
    3.1.5 缩孔  32
    3.1.6 欠浇  32-33
  3.2 试样组织分析  33-35
    3.2.1 Ti45Al5Nb0.3Y原始组织  33-34
    3.2.2 Ti45Al5Nb0.3Y浇注后组织  34-35
  3.3 浇注工艺对TiAl合金组织和形貌的影响  35-49
    3.3.1 浇注温度对TiAl合金组织的影响  35-38
    3.3.2 型壳预热温度对TiAl合金组织的影响  38-39
    3.3.3 离心转速对TiAl合金组织的影响  39-41
    3.3.4 型壳材料对TiAl合金组织的影响  41-45
    3.3.5 TiAl合金试样的不同部位的组织形貌  45-46
    3.3.6 铸造工艺对TiAl合金析出相的影响  46-49
  3.4 本章小结  49-51
第4章铸造工艺对TiAl合金力学性能影响的研究  51-64
  4.1 前言  51
  4.2 铸造工艺对TiAl合金常温力学性能的影响  51-57
    4.2.1 试验方法  51
    4.2.2 实验结果分析  51-52
    4.2.3 浇注温度对TiAl合金力学性能的影响  52-53
    4.2.4 型壳预热对TiAl合金力学性能的影响  53-54
    4.2.5 离心转速TiAl合金力学性能的影响  54-55
    4.2.6 面层材料对TiAl合金力学性能的影响  55-56
    4.2.7 退火处理对TiAl合金力学性能的影响  56-57
  4.3 TiAl合金的高温力学性能  57-58
  4.4 断口形貌观察  58-63
    4.4.1 室温断口形貌  58-61
    4.4.2 高温断口形貌  61-63
  4.5 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-70
致谢  70

TiAl合金精密铸造工艺对其组织和性能的影响

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