Ti-Si系合金微合金化、高溫摩擦學(xué)行為及相圖研究.pdf

1、本論文研究了Ti-Si系合金的微觀組織與性能，并對Ti-Si系合金進行合金化處理后的微觀組織、力學(xué)性能、高溫摩擦機制和平衡相圖等進行了深入細(xì)致的探討。研究了添加不同含量的Ce和Zr元素對Ti-11at.％Si合金顯微組織的影響，以及在Ti-Si共晶合金中加入16at.％Al對合金顯微組織、力學(xué)性能和高溫摩擦磨損性能的影響，對Ti-11Si-16Al合金(TSA)的高溫摩擦機制進行了細(xì)致的探討。并對Ti-Si-Sn三元系合金相圖200℃等

2、溫截面進行了研究。 在Ti-11Si合金中加入不同含量的Ce和Zr元素，實驗結(jié)果表明適量Ce元素的加入，使得Ti5Si3中的一部分Si被Ce所取代，形成Ti5(Si,Ce)3，可以細(xì)化晶粒，改善合金的組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)Ce的含量為0.5 at.％細(xì)化效果最佳，隨后隨著Ce含量的增加，合金組織反而惡化。8 at.％Zr的加入，在合金中形成細(xì)小金屬間化合物(Ti,Zr)2Si，抑制了條狀Ti5Si3的生成，從而細(xì)化了組織顆粒。 通

3、過對Ti-11Si-16Al合金(TSA)與未添加Al的Ti-Si共晶合金(TS)進行對比，發(fā)現(xiàn)由于16at.％Al的加入，在TSA合金材料中形成了近等軸晶粒Ti5Si3、棒狀組織的Ti3Al和菊花狀共晶團，并均勻分布在連續(xù)α-Ti(Al,Si)固溶體當(dāng)中，極大地改善了該合金的微觀組織，維氏硬度、彈性模量和強度也都得到顯著的提高。TSA試樣在原位熱壓和燒結(jié)過程中，混合氧化物顆粒在合金的磨損表面形成了一層光滑牢固致密的氧化膜，起到了固體潤

4、滑劑的作用，減小了合金的摩擦力，保護了TSA合金材料，從而有效地提高了合金的高溫抗摩損能力和摩擦穩(wěn)定性。Ti-Si共晶合金的磨損機制是由不同取向的共晶團界面處產(chǎn)生微裂紋并沿晶界生長導(dǎo)致脆性分層。AI元素的加入產(chǎn)生了連續(xù)分布的α-Ti(AI,Si)固溶體基體圍繞在Ti5Si3顆粒周圍，顯著地提高了合金的塑性、高溫抗磨損和摩擦性能。 利用X射線衍射分析技術(shù)、差熱分析技術(shù)、電子顯微分析技術(shù)等實驗手段，測定了Ti-Si-Sn三元系合金相