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

• 作者: 崔玉友 徐磊 杨锐 王刚
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: TiAl合金 热处理 微观组织 相变
• 年，卷（期）: 2016,（9）
• 页码范围: 1079-1088
• 页数: 10页
• 分类号: TG146.23
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00555

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TiAl预合金粉末,应用SEM,OM和DSC对预合金粉末进行表征.对TiAl预合金粉末进行热等静压致密化处理,随后对致密化所得TiAl合金进行热处理,研究了不同时效温度和冷却速率对TiAl合金微观组织的影响.结果表明,预合金粉末的冷却速率在l05～106K/s之间,随着冷却速率的增加,预合金粉末雾化过程中出现β→α'的马氏体转变.DSC曲线表明,升温过程中在700～800℃之间发生亚稳α2相→γ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α2相转变为γ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γ相组织,以及少量的α2相和β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γ相组织,以及少量的α2相和弥散分布的硅化物ε-Nb5Si3.时效温度不同,等轴γ相、等轴α2相和α2/γ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α2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α2相和γm相,油冷和空冷形成羽毛状、Widmanst(a)tten片层和α2/γ片层混合组织,炉冷形成全片层组织.对比2种TiAl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.