TiAl预合金粉末热等静压致密化机理及热处理对微观组织的影响
来源期刊：金属学报2016年第9期
论文作者：王刚 徐磊 崔玉友 杨锐
文章页码：1079 - 1088
关键词：TiAl合金;热处理;微观组织;相变;
摘 要：采用感应熔炼气体雾化法（EIGA）制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B（原子分数,%,下同）和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B 2种Ti Al预合金粉末,应用SEM,OM和DSC对预合金粉末进行表征.对Ti Al预合金粉末进行热等静压致密化处理,随后对致密化所得Ti Al合金进行热处理,研究了不同时效温度和冷却速率对Ti Al合金微观组织的影响.结果表明,预合金粉末的冷却速率在105106K/s之间,随着冷却速率的增加,预合金粉末雾化过程中出现b→a’的马氏体转变.DSC曲线表明,升温过程中在700800℃之间发生亚稳a2相→g相的转变.在热等静压过程中,预合金粉末初始阶段随机堆积,通过粉末颗粒流动、转动和重排实现致密度的提高.随着温度升高a2相转变为g相;温度进一步升高,粉末颗粒发生显著塑性变形,颗粒间形成烧结颈.随着保温时间的延长,粉末间孔隙主要通过表面扩散、体积扩散和扩散蠕变连接方式完成闭合.Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和b相.Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和弥散分布的硅化物x-Nb5Si3.时效温度不同,等轴g相、等轴a2相和a2/g片层之间面积分数发生变化,其变化规律主要取决于各相的Gibbs自由能变化.冷却速率对Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金连续冷却相变有较大的影响.对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金,水冷主要形成等轴a2相,油冷、空冷和炉冷都形成全片层组织.对于Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金,水冷形成a2相和gm相,油冷和空冷形成羽毛状、Widmanst?tten片层和a2/g片层混合组织,炉冷形成全片层组织.对比2种Ti Al合金连续冷却曲线可知,Nb元素的增加使得连续冷却曲线向无扩散型转变方向发展.
王刚1，徐磊2，崔玉友2，杨锐2
1. 营口理工学院机电系2. 中国科学院金属研究所
摘 要：采用感应熔炼气体雾化法（EIGA）制备了Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B（原子分数,%,下同）和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B 2种Ti Al预合金粉末,应用SEM,OM和DSC对预合金粉末进行表征.对Ti Al预合金粉末进行热等静压致密化处理,随后对致密化所得Ti Al合金进行热处理,研究了不同时效温度和冷却速率对Ti Al合金微观组织的影响.结果表明,预合金粉末的冷却速率在105106K/s之间,随着冷却速率的增加,预合金粉末雾化过程中出现b→a’的马氏体转变.DSC曲线表明,升温过程中在700800℃之间发生亚稳a2相→g相的转变.在热等静压过程中,预合金粉末初始阶段随机堆积,通过粉末颗粒流动、转动和重排实现致密度的提高.随着温度升高a2相转变为g相;温度进一步升高,粉末颗粒发生显著塑性变形,颗粒间形成烧结颈.随着保温时间的延长,粉末间孔隙主要通过表面扩散、体积扩散和扩散蠕变连接方式完成闭合.Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和b相.Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B预合金粉末热等静压致密化后,其微观组织主要为细小等轴的g相组织,以及少量的a2相和弥散分布的硅化物x-Nb5Si3.时效温度不同,等轴g相、等轴a2相和a2/g片层之间面积分数发生变化,其变化规律主要取决于各相的Gibbs自由能变化.冷却速率对Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B和Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金连续冷却相变有较大的影响.对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.15B合金,水冷主要形成等轴a2相,油冷、空冷和炉冷都形成全片层组织.对于Ti-45Al-8Nb-0.2Si-0.3B合金,水冷形成a2相和gm相,油冷和空冷形成羽毛状、Widmanst?tten片层和a2/g片层混合组织,炉冷形成全片层组织.对比2种Ti Al合金连续冷却曲线可知,Nb元素的增加使得连续冷却曲线向无扩散型转变方向发展.
关键词：TiAl合金;热处理;微观组织;相变;
