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1、碩士學(xué)位論文層狀結(jié)構(gòu)TiAl基復(fù)合材料合成機(jī)制與性能研究SYNTHESISMECHANISMANDMECHANICALPROPERTIESOFLAMINATEDTiAlCOMPOSITE王學(xué)菲哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：TB331學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工程碩士學(xué)位論文層狀結(jié)構(gòu)TiAl基復(fù)合材料合成機(jī)制與性能研究碩士研究生：王學(xué)菲導(dǎo)師：鄭鎮(zhèn)洙教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科：材料工程所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要TiAl基合金作為綜合性能優(yōu)異的新型結(jié)構(gòu)材料可滿足航空航天超音速飛行器及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)減重和高溫強(qiáng)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(dāng)困難。本
4、文通過設(shè)計(jì)層狀結(jié)構(gòu)和引入TiB晶須增強(qiáng)相提高TiAl板材綜合力學(xué)性能。本文將純Ti箔和原位自生的TiBw/Ti復(fù)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(yīng)熱處理合成出具有層狀結(jié)構(gòu)的TiAl板材和TiBw-TiAl復(fù)合材料板材。分析了疊層在熱處理過程中的相組成及相轉(zhuǎn)變規(guī)律，研究了層狀結(jié)構(gòu)形成機(jī)理，對(duì)層狀結(jié)構(gòu)TiAl板材和TiBw-TiAl復(fù)合材料板材進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，揭示了強(qiáng)韌化機(jī)制與斷裂機(jī)理。o將真空熱壓獲得的界面結(jié)合良好的Ti-Al疊層
5、進(jìn)行660C的低溫反應(yīng)退火，Ti原子和Al原子不斷進(jìn)行互擴(kuò)散，生成TiAl3相，并且TiAl3相的生長(zhǎng)遵循直線生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模式。低溫反應(yīng)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(yīng)退火時(shí)Ti與Al反應(yīng)擴(kuò)散速率不同，組織中存在Kirkendall孔洞，o生成相TiAl3為疏松多孔結(jié)構(gòu)。將疊層繼續(xù)進(jìn)行1200C/35MPa/2h高溫反應(yīng)退火，材料中孔洞得到彌合，且Ti和Al繼續(xù)擴(kuò)散，反應(yīng)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(jìn)行，貧Al
6、區(qū)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的層狀TiAl板材。由于(TiBw/Ti)-Al疊層和純Ti-Al疊層的擴(kuò)散組元一致，且厚度基本沒變，因此對(duì)(TiBw/Ti)-Al疊層亦采用同種熱處理工藝，制備了具有層狀結(jié)構(gòu)的TiBw-TiAl復(fù)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?jǐn)?shù)的TiB晶須聚集層。室
7、溫拉伸結(jié)果表明，層狀結(jié)構(gòu)TiAl板材抗拉強(qiáng)度、室溫延伸率較高，層狀雙晶結(jié)構(gòu)可相互細(xì)化組織。層狀TiBw-TiAl復(fù)合材料板材由于增強(qiáng)相TiBw的存在，提高了強(qiáng)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(jié)果表明，層狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和TiB晶須的存在增加了裂紋萌生與擴(kuò)展的阻力，延長(zhǎng)了裂紋擴(kuò)展的路徑，起到了增韌的目的。I
8、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文三點(diǎn)彎曲結(jié)果表明，層狀結(jié)構(gòu)TiBw-TiAl復(fù)合材料板材室溫彎曲強(qiáng)度升高，增強(qiáng)相TiB晶須的引入可提高復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：TiAl基復(fù)合材料；層狀結(jié)構(gòu)；原位自生；熱處理；力學(xué)性能II哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractAsanewtypeofstructuralmaterialswithexcellentproperties,TiAl-basedalloyscansatisfythedualrequirem
