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《層狀結構TiAl基復合材料合成機制與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文層狀結構TiAl基復合材料合成機制與性能研究SYNTHESISMECHANISMANDMECHANICALPROPERTIESOFLAMINATEDTiAlCOMPOSITE王學菲哈爾濱工業(yè)大學2015年6月國內圖書分類號：TB331學校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工程碩士學位論文層狀結構TiAl基復合材料合成機制與性能研究碩士研究生：王學菲導師：鄭鎮(zhèn)洙教授申請學位：工程碩士學科：材料工程所在單位：材料科學與工程學院答辯日期：2015年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學C
2、lassifiedIndex:TB331U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSYNTHESISMECHANISMANDMECHANICALPROPERTIESOFLAMINATEDTiAlCOMPOSITECandidate:WangXuefeiSupervisor:Prof.ZhengZhenzhuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsEngin
3、eeringAffiliation:SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June，2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要TiAl基合金作為綜合性能優(yōu)異的新型結構材料可滿足航空航天超音速飛行器及汽車發(fā)動機對結構減重和高溫強度的雙重要求。然而TiAl基合金室溫塑性低，成形能力差，傳統(tǒng)熱軋制方法制備TiAl基板材相當困難。本
4、文通過設計層狀結構和引入TiB晶須增強相提高TiAl板材綜合力學性能。本文將純Ti箔和原位自生的TiBw/Ti復合材料箔分別與純Al箔交替堆疊，通過真空熱壓制備出Ti-Al疊層和(TiBw/Ti)-Al疊層，并通過反應熱處理合成出具有層狀結構的TiAl板材和TiBw-TiAl復合材料板材。分析了疊層在熱處理過程中的相組成及相轉變規(guī)律，研究了層狀結構形成機理，對層狀結構TiAl板材和TiBw-TiAl復合材料板材進行力學性能測試，揭示了強韌化機制與斷裂機理。o將真空熱壓獲得的界面結合良好的Ti-Al疊層
5、進行660C的低溫反應退火，Ti原子和Al原子不斷進行互擴散，生成TiAl3相，并且TiAl3相的生長遵循直線生長動力學模式。低溫反應退火2h后，材料中的Al完全消耗，獲得Ti-TiAl3疊層。由于低溫反應退火時Ti與Al反應擴散速率不同，組織中存在Kirkendall孔洞，o生成相TiAl3為疏松多孔結構。將疊層繼續(xù)進行1200C/35MPa/2h高溫反應退火，材料中孔洞得到彌合，且Ti和Al繼續(xù)擴散，反應生成TiAl和Ti3Al，由于材料成分不均勻，存在貧Al區(qū)和富Al區(qū)。隨著熱處理的進行，貧Al
6、區(qū)轉變?yōu)槿珜悠?α2-Ti3Al/γ-TiAl)層，富Al區(qū)形成等軸γ-TiAl層，最終制備出具有雙晶結構的層狀TiAl板材。由于(TiBw/Ti)-Al疊層和純Ti-Al疊層的擴散組元一致，且厚度基本沒變，因此對(TiBw/Ti)-Al疊層亦采用同種熱處理工藝，制備了具有層狀結構的TiBw-TiAl復合材料板材，組織由TiAl層和TiBw-rich層交替組成，其中TiAl層為全層片(α2-Ti3Al/γ-TiAl)層和等軸γ-TiAl層交替排列，TiBw-rich層為高體積分數的TiB晶須聚集層。室
7、溫拉伸結果表明，層狀結構TiAl板材抗拉強度、室溫延伸率較高，層狀雙晶結構可相互細化組織。層狀TiBw-TiAl復合材料板材由于增強相TiBw的存在，提高了強度。分析拉伸斷口，全層片(α2-Ti3Al/γ-TiAl)層斷裂主要為穿片層斷裂和沿片層斷裂，等軸γ-TiAl層主要為穿晶斷裂和沿晶斷裂。斷裂韌性結果表明，層狀結構TiAl板材平行于熱壓方向的斷裂韌性比垂直于熱壓方向的高，且TiB晶須的引入提高了韌性。層狀結構和TiB晶須的存在增加了裂紋萌生與擴展的阻力，延長了裂紋擴展的路徑，起到了增韌的目的。I
8、哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文三點彎曲結果表明，層狀結構TiBw-TiAl復合材料板材室溫彎曲強度升高，增強相TiB晶須的引入可提高復合材料的彎曲強度。關鍵詞：TiAl基復合材料；層狀結構；原位自生；熱處理；力學性能II哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文AbstractAsanewtypeofstructuralmaterialswithexcellentproperties,TiAl-basedalloyscansatisfythedualrequirem
