γ-TiAl合金C及C+Nb激光表面合金化及其耐磨与高温抗氧化性能研究

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γ-TiAl合金具有低密度、较高的比强度和比刚度,以及优良的高温性能,被认为是一种极具应用潜力的新型高温结构材料。如何改善TiAl合金的高温抗氧化问题,是提高TiAl合金使用温度的关键问题之一,同时,当TiAl合金用作高温运动部件时,还必须提高其高温耐磨损性能。本文利用激光表面合金化技术,用高纯C和C+Nb粉作为合金元素,在Ti-46Al-2Cr-1.5Nb-1V铸态合金表面“原位”生长出TiC颗粒,使其表面形成了以TiC颗粒为增强相的复合材料表面改性层,并利用光学金相(OM),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等实验手段,对激光表面改性层的显微组织、相组成进行了观察,并分析了显微组织与激光工艺参数的影响。对经激光表面改性后的试样在高温(870℃)抗氧化性能进行研究,同时还对激光表面改性层的室温耐磨损性能进行了研究,得出了以下主要结论:(1)C+Nb表面合金化后,在TiAl合金表面“原位”生长出TiC颗粒,TiC颗粒在合金表面是梯度分布,其体积分数由外向里逐渐减少,表面改性层与基体呈完全的冶金结合。(2)激光表面改性层的显微组织受到激光工艺参数的影响,如在功率和束斑直径相同的条件下,随着扫描速率的增加,生成的TiC颗粒形态由颗粒状逐渐向针片状过渡。(3)在870℃条件下,经激光表面处理后的试样抗氧化性能明显提高,经C+Nb合金化的试样表现出较高的抗氧化性能。(4)在870℃条件下,经100小时氧化后,TiC颗粒会发生分解。(5)激光表面改性层的显微硬度由外向里连续降低,其最大硬度值与变化梯度受激光工艺参数的影响,扫描速率越慢,功率越大,其改性层的平均硬度值越高,硬度变化梯度越平缓。(6)经C+Nb表面合金化试样室温滑动耐磨性明显提高,其耐辛艳辉湘潭大学硕士论文磨机理表现为显微切削,轻微的粘附转移和碳化汤雨丽面氰
引言第26-35页
第一章 显微组织对高温抗氧化性能的影响第35-45页
    1.1 引言第35页
    1.2 实验方法第35-37页
    1.3 实验结果第37-41页
    1.4 讨论第41-44页
    1.5 小结第44-45页
第二章 激光工艺参数对C与C+Nb激光表面合金化改性层的熔凝层组织的影响第45-58页
    2.1 引言第45页
    2.2 实验方法第45-46页
    2.3 实验结果与分析第46-56页
        2.3.1 不同扫描速度下的显微组织第46-53页
        2.3.2 不同激光功率下的显微组织第53-56页
    2.4 讨论第56-57页
    2.5 小结第57-58页
第三章 激光熔覆对γ-TiAl合金高温氧化行为的影响第58-67页
    3.1 引言第58-59页
    3.2 实验方法第59-60页
        3.2.1 合金选择及激光工艺参数的选择第59页
        3.2.2 氧化设备以及氧化动力学曲线测定第59-60页
    3.3 实验结果第60-63页
        3.3.1 恒温氧化动力学第60-62页
        3.3.2 主要氧化生成相第62-63页
    3.4 高温氧化机理分析第63-66页
    3.5 小结第66-67页
第四章 激光工艺参数对表面改性层显微硬度的影响第67-71页
    4.1 引言第67页
    4.2 实验方法第67页
    4.3 实验结果第67-69页
    4.4 讨论第69-70页
    4.5 小结第70-71页
第五章 激光熔覆对耐磨性的影响第71-77页
    5.1 引言第71页
    5.2 实验方法第71-73页
    5.3 实验结果第73-75页
    5.4 讨论第75-76页
    5.5 小结第76-77页
第六章 总结与展望第77-79页
    6.1 总结第77-78页
    6.2 展望第78-79页
参考文献第79-83页
攻读硕士期间已发表的论文第83-84页
致谢第84页
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