《壓力下新型高鈮TiAl合金的相關係及其演變機制研究》是依託北京工業大學，由柴麗華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：壓力下新型高鈮TiAl合金的相關係及其演變機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：柴麗華
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高鈮含量(8-10at.%)的TiAl合金具有比普通TiAl合金更好的高溫性能，為當前TiAl金屬間化合物研究領域的重點。熱等靜壓是發展鑄造高鈮TiAl合金必不可少的工藝，其壓力改變了合金常壓下的相平衡關係，影響了其力學性能。但是以往的研究忽略了熱等靜壓對材料微觀結構的影響。為了充分發揮它的優勢，揭示壓力對組織及相演變的影響規律是必須要解決的科學問題。本項目擬在前期研究工作的基礎上，通過研究常壓和熱等靜壓下不同元素合金化和冷卻速度的高鈮TiAl合金凝固組織隨著溫度和壓力的變化，獲得壓力下相轉變的熱力學和動力學規律；並且通過研究不同壓力下合金元素的擴散行為及相界面特徵，揭示相和組織演變的動力學機制和微觀機理；最終揭示壓力、溫度-成分-相和組織結構相互影響規律。項目的研究結果將為最佳化高鈮TiAl合金成分，調控其組織和力學性能及制定鑄件生產工藝提供理論依據，而且可以豐富TiAl合金固態相變理論。
結題摘要
高鈮含量(8-10at.%)的TiAl合金具有比普通TiAl合金更好的高溫性能，為當前TiAl金屬間化合物研究領域的重點。鑄態合金一般經歷的熱等靜壓不僅能消除氣孔、縮松等缺陷，而且有望改變合金的相結構。本項目研究了常壓和熱等靜壓下不同元素合金化的高鈮TiAl合金的組織和相結構隨著壓力的變化，發現與同溫度相同熱處理時間的普通熱處理相比熱等靜壓促進了β/B2相轉變為α2相和γ相，1280℃/200MPa×4h熱等靜壓後合金中的β相已基本消除，但同時帶來了層片組織粗化的負面效應。熱等靜壓造成了γ相的晶格畸變增大。對不同溫度不同壓力下的高Nb-TiAl合金進行了研究，獲得不同溫度不同壓力下相轉變的熱力學和動力學規律，較高的溫度較高的壓力有利於β/B2相分解，縮短了分解的時間。研究了不同壓力下α-γ擴散偶兩側合金元素的擴散行為及相界面特徵，發現熱等靜壓降低了界面反應厚度，抑制了Al和Ti元素的界面擴散。在兩種熱處理狀態下添加的合金元素均能降低界面兩側Al和Ti 元素的擴散距離；最終揭示了壓力、溫度-成分-相和組織結構相互影響規律。項目的研究結果為最佳化高鈮TiAl合金成分，調控其組織和力學性能及制定鑄件生產工藝提供了理論依據。並根據合金化設計原則，最佳化出一種綜合性能優良的鑄造高Nb-TiAl合金，Ti45Al8Nb0.2W0.25Cr0.2B0.02Y(at.%)，並最佳化了其熱加工工藝。
