2.3实验方法 12

2.3.1金相制样 12

2.3.2退火工艺 13

2.3.3EBSD检测 13

2.3.4XRD检测 14

2.3.5硬度测试 15

3硬度测试结果 15

4热处理工艺的研究 17

4.1退火温度对γ-TiAl基合金组织特征的影响 17

4.2不同退火时间对γ-TiAl基合金组织特征的影响 19

4.3其他退火工艺分析 20

结论 25

致谢 26

参考文献 27

1 绪论

1.1研究背景

在过去数年里，航空发动机得到快速发展，现实的需要使发动机必须不断提高其推重比和服役性能。现在航空发动机材料大多使用Ni基材料，然而随着对航空飞机的性能要求越来越高，传统Ni基材料比重、熔点等缺陷限制了其进一步的发展，已逐渐不能跟上航空业发展的需求，研发出拥有较好高温性能且密度低的材料迫在眉睫。γ-TiAl基合金拥有良好的高温性能，如优异的高温抗蠕变，抗氧化能力，同时还有较高的高温强度，加上其密度低，比强度高等一系列性能，使得γ-TiAl基合金在航空航天领域拥有较大发展潜力。

但是由于γ-TiAl基合金室温晶粒粗大，晶界特征分布较差，导致其室温性能不佳，不能满足应用要求从而未能在航空领域得到大量应用。γ-TiAl基合金的研究主要集中在以下三个方面：锻造、热处理和合金成分设计。本课题主要通过热处理来细化晶粒，同时优化晶界特征分布，提升孪晶等特殊晶界的比例，从根本上解决γ-TiAl基合金室温性能较差的难题。并通过EBSD检测得出不同的热处理工艺参数对γ-TiAl基合金晶粒以及晶界特征分布之间的关系。

相关晶界工程研究表明，通过热处理细化晶粒和优化晶界，不仅可以提高室温塑性，室温强度、硬度，还可以改善其室温其他性能。本课题致力于改善γ-TiAl基合金晶粒大小和优化晶界特征分布来提升室温塑性，室温强度等室温性能。并找到解决制备高强韧性γ-TiAl基合金的技术方法，促进γ-TiAl基合金在航空航天领域的应用，从而推动航空航天技术的快速发展。

随着越来越多的人对TiAl基合金的研究的重视，研究方法也多种多样。如粉末冶金[1~2]、流变铸造[3]、熔铸是添加晶粒细化剂[4]、热机械处理[5]、直接热处[6]等方法细化TiAl基合金，从而改善TiAl基合金室温性能，这些方法都在一定程度上改善了TiAl基合金晶粒大小，促进了TiAl基合金的工业应用。直接热处理法可对未成型铸件进行细化晶粒处理，也可以对成型铸件进行细化晶粒处理，且直接热处理法操作相对简单，成本较为低廉，操作工艺易控制，与其他方法相比具有很大优越性。直接热处理法细化晶粒和优化晶界对改善TiAl基合金室温性能，推进其工业应有具有十分重要的意义。

1.2 研究内容

本课题主要通过热处理工艺来实现细化γ-TiAl晶粒和优化其晶界特征分布，并提升特殊晶界的比例，从而改善γ-TiAl合金室温塑性加工的能力，室温强度、硬度不够高等室温性能，推动γ-TiAl基合金的应用，本课题研究内容主要有以下三个方面：