定向凝固TiAl合金板状坯微合金化及组织细化.pdf

国内图书分类号: 国际图书分类号: 工学硕士学位论文定向凝固TiAl 合金板状坯微合金化 及组织细化 硕士研究生: 陈佳 导师: 丁宏升教授 申请学位: 工学硕士学科、专业: 材料加工工程所在单位: 材料科学与工程学院答辩日期: 2008 年 6 月 30 日授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index : . : Dissertation for the Master Degree in Engineering MICRO-ALLOYING AND STRUCTURES REFINING OF TiAl ALLOY BILLETS DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Candidate : Chen Jia Supervisor : Acad. Ding Hongsheng Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Materials Processing Engineering Affiliation : School of Materials Science and Engineering Date of Defence : June, 30 th , 2008 Degree-Conferring -Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文利用真空电弧炉研究微量稀土合金元素 Y 、 Nd 、 Gd 对三种钛铝基(Ti47Al 、Ti43Al3Si 、) 合金凝固组织的细化影响,并在此基础上利用大宽厚比 3:1 的扁形冷坩埚对所选定的钛铝基合金( 及 ) 进行定向凝固实验,制备了组织基本定向、晶粒较为细小的 及 扁坯试样。三种钛铝基合金 Ti47Al 、Ti43Al3Si 和 的显微组织均为粗大的全片层组织,其中 组织较为细小,其枝晶间距为 101 μ m 。加入稀土元素后,钛铝基合金全片层组织特征并未改变,晶粒细化效果明显。添加 %-%Gd 对钛铝基合金组织细化效果明显,其枝晶间距明显变小;添加 %Y 对钛铝基合金组织细化明显;稀土 Nd 的添加使钛铝基合金显微组织粗化。用 3:1 的冷坩埚对两种成分钛铝基合金分别进行了定向凝固实验。观察和分析了在不同工艺参数下进行钛铝基合金定向凝固中出现的试样粘连、驼峰崩溅、表面褶皱等铸造缺陷的形成机理和预防措施, 并通过对抽拉速度、底托引料和线圈的相对位置、引料和上送料棒的相对位置等工艺参数的调整制备出表面光滑且内部定向效果较好的钛铝基合金。观察和分析了 扁坯的宏观和微观组织,发现两种成分的 TiAl 合金定向凝固试样组织生长存在一些共性。在凝固界面附近都存在两个界面,它们将该区域划分成三个明显不同的区域,即最后凝固液相区、糊状区和稳定生长固相区。在稳定生长的定向凝固区域,组织基本为由γ板条和α 2 片层交错组成的全片层组织。最后分别测试了 、 和 原始铸态及定向凝固后的室温拉伸性能,证明了稀土元素的添加对其性能有一定的提高作用。关键词稀土元素;片层组织;钛铝基合金;冷坩埚;定向凝固哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract In this paper, rare-earth elements (Y , Nd and Gd) are adde d into Ti-Al based alloy (Ti47Al, Ti43Al3S, Ti ) to research the refining effect on solidification structure. Based on this, directional solidification experiments of selected alloys ( and ) are carried out wi