稀土Y对铸造Ti6Al3Sn3Zr05Mo035Si高温合金组织性能的影响

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1、工学硕士学位论文稀土Y对铸造Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si高温合金组织性能的影响EFFECTSOFYTTRIUMONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFCASTTi-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35SiALLOY郭宏岩哈尔滨工业大学2008年6月图书分类号：TG249.5U.D.C.:621.74工学硕士学位论文稀土Y对铸造Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si高温合金组织性能的影响硕士研究生：郭宏岩导师：陈玉勇教授申请学位：工学硕士学科、专业：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2008

2、年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TG249.5U.D.C.:621.74DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringEFFECTSOFYTTRIUMONMICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFCASTTi-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35SiALLOYCandidate：GuoHongyanSupervisor：Prof.ChenYuyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialP

3、rocessingEngineeringDateofOralDefense:June,2008DegreeConferringInstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高温钛合金具有较高的使用温度、高温强度、较好的抗氧化性能、抗蠕变性能、抗疲劳性能等优点，成为航天、航空、飞航导弹用发动机和汽车的轻质耐热结构件的最有前途的高温材料之一。它的研究一直是钛合金领域最为活跃、最为重要的一个分支，受到世界各国钛合金研究者的高度重视。为了能使高温钛合金的耐热温度极限推向更高，使得该合金得到更广泛的应用，添加合金元素已经

4、成为改善钛合金的组织和性能的一条重要途径。本文研究了稀土元素Y对铸态Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si合金的显微组织和高温抗氧化性能的影响，考察了合金的铸造流动性及离心浇注条件下的铸造缺陷。通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X荧光光谱分析仪等实验设备对铸态合金显微组织进行了分析。结果显示，稀土Y明显细化了Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si合金晶粒尺寸。同时通过Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si-0.3Y合金背散射、各元素线分布及XRD分析发现，稀土Y在Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si

5、合金中以Y2O3的形式存在于晶内和晶界。氧化实验结果表明，Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si合金中加入Y后氧化表面均匀、致密、平整，氧化物颗粒细小；而不加Y合金表面生成团状的大块或针状物，导致氧化膜容易开裂和剥落。循环氧化实验表明，0.3%Y的添加极大改善了Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si合金的抗氧化性，氧化速度明显降低，氧化层粘附性提高。这归因于0.3%Y的添加促进了致密的Al2O3保护层的形成。在相同的条件下，Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si-0.3Y合金的流动性要优于Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo

6、-0.35Si合金，同时，流动性同时还受型壳温度、浇注温度的影响。Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si合金和Ti-6Al-3Sn-3Zr-0.5Mo-0.35Si-0.3Y合金的收缩率大，补缩能力较差。在离心浇注条件下，两合金棒形件的缺陷为严重的缩孔、缩松，出现了以卷入性气孔为主，同时伴有反应气孔的气孔缺陷。关键词显微组织；稀土；抗氧化性；流动性；铸造缺陷-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDuetoitsexcellentproperties,suchashighworkingtemperature,hightemperaturestren

7、gth,excellentcreepresistance,fatigueresistanceandoxidationresistance,high-temperaturetitaninumalloysarebecomingoneofthemostpromisinghightemperaturematerialsusedinaerospaceenginesandcarcomponents,whichrequireslightnessandheatingresistance.Itsresearchisalw