稀土元素Er对铸态Ti-22Al-25Nb合金组织与性能的影响

admin · 发表于 2022-5-19 11:21:43

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雅宝题库解析：
Ti2AlNb基合金（O相合金）具有比强度高、蠕变抗力好及高温抗氧化性能好等优异性能，成为能在600~750℃使用的最具有潜力的航空航天发动机材料之一。当Nb含量为17-27at.%时，Ti2AlNb合金的强度、韧性和抗蠕变性综合性能将高于低铌合金。但是，Ti2AlNb基合金室温塑性低、成形能力差、加工性能差及制造成本高，成为制约其实用化的障碍。研究表明，Ti2AlNb基合金的力学性能对其显微组织演变非常敏感。合金化和热处理是有效控制合金的显微组织，是实现其改性的主要途径。稀土元素在金属间化合物中不但可以细化材料的显微组织，还可以净化合金熔体，有效地改善合金的组织和微观结构。本文通过向Ti-22Al-25Nb合金中添加稀土（0.2-1.0at.%）Er，初步研究了稀土Er对合金组织、性能的影响及Er在合金中的存在形式，并对稀土Er的作用机理进行了阐述。研究结果表明：（1）在Ti-22Al-25Nb合金中添加稀土元素Er，可使晶粒尺寸发生显著细化，且细化效果随着稀土Er添加量的增加而加强。这是由稀土特性、Er在合金中的存在形式、形貌及析出位置共同决定的。（2）随着稀土Er添加量的增加，稀土析出相的尺寸不断增加；当稀土Er含量少时，少量稀土相以颗粒状或棒状形态析出在晶内或晶界；随着稀土含量的增加，晶界处有大量稀土相出现，逐渐由断续状态转变为闭合的网状形态。（3）TEM和EDS分析表明稀土Er在Ti-22Al-25Nb合金中的析出相主要是Al3Er，且主要析出于B2相，极少量析出于O相。此外，还检测到稀土Er以Er2O3氧化物出现。（4）添加稀土Er并不改变Ti-22Al-25Nb合金的相组成，合金还是由B2相、O相及少量的α2相组成，Er的加入促进了O相的析出，得到尺寸较为细小的O相和B2相板条，从而细化（O+B2）两相合金的显微组织。Er的添加对α2相不产生影响。（5）随着稀土Er含量的增加，合金的硬度和抗压屈服强度都呈现先上升后下降的趋势，在0.6at.%含量处达到最大值。添加过多的稀土会造成稀土相在晶界处的大量析出，引起晶界应力集中，稀土Er的最佳添加量在0.6at.%左右。此外，稀土Er的添加能提高铸态合金的马氏体相变激发应力。

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