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摘要TiAl 合金是一种新型的高温结构材料，由于其原子间结合键既具有金属键的特征，又具有共价键特征，使得 TiAl 合金具有高比强度、低密度、高熔点和高温条件下优异的抗蠕变性和抗氧化性能。本文采用激光熔化沉积方法成形 TiAl 合金。研究了工艺参数对激光熔化沉积特性的影响。并在优化的工艺参数下成形钛铝合金薄壁件，利用OM、SEM观察沉积态试样的显微组织，利用XRD 确定相组成，同时测定试样的显微硬度、致密度。实验结果表明：激光熔化沉积 TiAl 合金的组织细小，呈片层组织。合金的断裂方式为解理断裂。49141
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毕业论文关键词 TiAl 合金 激光熔化沉积 显微组织 力学性能
Title Microstructure evolution and mechanical propertiesof laser melting deposited TiAl intermetallic alloys
Abstract TiAl alloy is a new type of high-temperature candidate structural materials.TiAl alloy’s interatominc bond have both the characteristics of the metallic bondand the covalent bond. Because of this，TiAl alloy have high spcificstrength low density，high melting point and the high creep strengh and greatantroxidant activity in high temperature circumstance. In this paper，TiAlintermetallic alloy was fabricateed by the laser melting deposition manufacturingprocess.We made a study of the influence of process parameters on formingproperties.We use the optimized process paramaters to make the laser depositedTiAl alloy plates.The microstructure was characterized by OM，SEM.XRD is used todetermine the phase composition. The tensile properties and Vickersmicro--hardness were evaluated on transverse diretions.The results of experimentsshowthat the Microscopic structure of laser melting deposition TiAlalloy is smalland uneven.We can see lamellar tissuelamellar microstructure by highmagnification.The fracture mechanisms is cleavage fracture.
Keywords TiAl alloy laser melting deposition Microstructure mechanicalproperties
目次
1绪论1
1.1TiAl合金介绍1
1.1.1TiAl合金的性能1
1.1.2TiAl合金的传统成形方法3
1.1.3TiAl合金的研究现状与应用5
1.2激光熔化沉积技术6
1.2.1激光熔化沉积的原理7
1.2.2激光熔化沉积技术的特点7
1.2.3激光熔化沉积技术的工艺参数优化8
1.3研究的内容8
2实验材料与实验方法10
2.1实验材料10
2.1.1粉末的选用10
2.1.2基底的选用10
2.2实验方法10
2.2.1激光加工实验11
2.2.2表面形貌观察12
2.2.3金相分析12
2.2.4致密度测定13
2.2.5EDS能谱分析13
2.2.6XRD物相分析13
2.2.7拉伸试验13
2.2.8断口组织形貌分析14
2.2.9显微硬度的测定14
3实验结果及分析15
3.1激光熔化沉积（LMD）TiAl合金的成形特性15
3.1.1加工参数对TiAl合金单道成形特性的影响15
3.1.2激光熔化沉积TiAl合金熔覆层表面形貌特征16
3.1.3薄壁成形的缺陷分析18
3.1.4激光熔化沉积TiAl合金成形件的致密度19
3.2激光熔化沉积TiAl合金的显微组织特征19
3.2.1横截面组织特征19
3.2.2纵截面组织特征21
3.2.3相组成测定22
3.2.4成分分布与损失情况22
3.3激光熔化沉积（LMD）TiAl合金的力学性能23
3.3.1显微硬度分布23
3.3.2拉伸性能及断口形貌24
结论26
致谢27
参考文献28
1 绪论为了满足现如今航空航天技术的不断更新发展，需要性能更好的高温结构材料。例如在发动机的制造和使用中，需要减轻零部件的自重以此来提高发动机的热效率。为了达到航空航天技术所要求的标准，用于制造的材料需要具有高的高温性能，比如强度和抗蠕变性能，也具有良好的抗氧化性和低的密度。TiAl 合金是近年来的研究热点论文网。它作为一种新型轻质的高温结构材料，其原子间结合键既具有共价键的特征，又具有金属键的特征，所以TiAl合金的性能优越，各方面性能能满足以上提出的要求。Ni基超合金是目前被广泛使用的一种高温合金，在室温延展性方面低于Ni基超合金，其他方面的性能均与其相当，而且具有更低的密度，其密度值不及Ni基超合金的一半[1-3]。基于这种优势，TiAl合金可以成为Ni基超合金理想的替代材料，有很好的应用和发展的前景。TiAl合金的室温塑性普遍很低。作为一种性能优越的耐高温结构材料，如何解决室温脆性问题而使其被广泛运用于实际生活中是TiAl合金急需解决的问题。在这个问题上，合金的制备工艺起着相当重要的作用。激光熔化沉积是一种先进的近净成形技术，它可由金属粉末直接成形整个零件，并且成形过程中冷却速率大，可得到组织细小、力学性能良好的成形件，被认为是解决TiAl合金加工难题的有效方法之一。