Ti-Si系合金力学、摩擦学性能及相图研究

作     者：解浩峰 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：湛永钟

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Ti-Si共晶合金 La Gd Al 显微组织 力学性能 摩擦学行为 La-Ti-Sn三元系 相图 

摘      要：本论文研究了Ti-Si系合金的微观组织与性能。确定了钛硅的最佳配比及成分，并对其合金化处理后的微观组织、力学性能、摩擦机制和平衡相图等进行了深入细致的探讨。 观察到在不同Si含量的Ti-Si合金中，Ti-Si共晶合金具有最好的微观组织与力学性能。而铸态Ti-Si共晶合金的成分为α-Ti和TiSi，并不包含TiSi。在此基础上研究了在Ti-Si共晶合金中加入稀土元素、Al元素等合金化元素对合金显微组织、力学性能和摩擦学性能的影响。并进行了对La-Ti-Sn三元系合金相图200℃等温截面的研究。 结果表明，在Ti-Si共晶合金中加入微量RE可以明显改善合金的微观形貌，提高合金的强度、硬度、抗变形能力和塑性等。但RE含量过高会导致合金组织恶化与性能降低。添加微量轻稀土元素对合金组织的改善能力和对强度、硬度等性能的提升能力都优于重稀土元素，但塑性则是添加重稀土元素时增加较多。在Ti-Si共晶合金中添加AI并没有改变铸态合金的成分，但是生成了固溶相α-Ti(Al，Si)和Ti(Si，Al)。Al的加入减小了共晶团的大小和体积分数，并产生了粒状和条状的TiSi颗粒使合金的强度、抗变形能力和硬度显著增加，且远优于添加稀土的Ti-Si共晶合金。Ti-Si-Al合金中Al含量小于或等于8 at．％时，合金的塑性较高。 Ti-Si共晶合金的磨损机制是由不同取向的共晶团界面处产生微裂纹并沿晶界生长导致脆性分层。Al的加入产生了连续分布的α-Ti(Al，Si)基体围绕在TiSi颗粒周围，显著地提高了合金的塑性、耐磨性和摩擦稳定性。 通过对80个合金试样的分析得出了与多元钛合金开发密切相关的La-Ti-Sn三元系合金相图200℃等温截面。结果表明它由13个单相区、23个两相区和11个三相区所组成。验证了TiSn的存在，并证实了在本实验条件下LaSn和LaSn是不存在的。在整个实验过程中没有发现未知的三元化合物。