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钛合金因具有密度小,比强度高、工作温度范围广等优点,在军用和民用上都得到了广泛应用。例如在航空航天中,对钛合金材料的性能需求日益苛刻,要求其具有较好的室温力学性能、高温力学性能、蠕变性、抗氧化性等,这就需要我们对钛合金的性能进行提升。本文对钛合金中加入Cr、Nd元素进行研究,目的是在保持原良好性能的前提下,更进一步提高其室温抗拉强度及延伸率。其中稀土元素作为一种重要的添加剂,能够吸收基体材料中的氧、碳、氮等杂质元素同时净化晶界,细化组织,可以有效提高材料的性能。本文通过致密度分析、金相分析、断口分析、XRD分析、SEM分析、TEM分析等方法,对冷等静压(CIP)+真空烧结法制备(简称CIP法)的含Cr、Nd元素的Ti-6Al-4V合金进行研究。在混料和制样时,采用Ar气保护加入单质Cr与Nd元素的方法。首先对TC4合金中加入1%-4%Cr元素(质量分数),研究不同含量的Cr元素对TC4合金的影响,目的是让合金在原TC4的抗拉强度上得到提高。其次,在不同固溶温度、时效温度对合金进行热处理,选择合适的热处理工艺并对热处理后的合金进行微观分析。最后在Ti-6Al-4V-2Cr中加入稀土Nd元素,在热处理后,研究Nd元素对合金组份的影响并对组织细化效果进行讨论,通过高分辨透射电子显微镜对析出物进行分析。结果表明:冷等静压280MPa保压30分钟再真空烧结制备的钛合金组织较致密,并未发现有明显的成分偏析情况。加入Cr元素后,随Cr元素含量的升高,合金的抗拉强度明显升高,而延伸率逐渐下降,由于本研究的目的是为了提高材料的延伸率并兼顾抗拉强度,故选择Cr的加入量为2%(质量分数),此时抗拉强度比未加入Cr元素时增强6.7%,抗压强度为和延伸率分基本保持不变。在热处理试验中发现,随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和延伸率呈现先上升后下降趋势,在920℃时达到最高;在时效中,随温度从460℃开始上升,合金抗拉强度明显下降,但延伸率升高,结合本试验的目的,得出合适的热处理工艺为:固溶920℃×50min(WQ)+时效460℃×8h(WQ),此时抗拉强度提高9.07%,延伸率基本保持不变。并在热处理后的微观分析中未发现Cr与Ti共析反应生成的硬脆Ti Cr2相。稀土元素加入后,采用二维错配度理论对细化进行计算,证实Nd元素对合金晶粒细化效果十分明显。通过力学性能测试,当稀土Nd元素加入量为1%时,合金强化效果最好,合金在室温下的抗拉强度及延伸率分别提升10.7%和49.1%,此时合金主要析出相为Nd2O3,观察析出物形貌,为椭球形,相界面接触稳定。II本研究采用粉末冶金方法制备钛合金,可以提高合金的利用率并降低成本,并加入合金元素增强,提高了其抗拉强度与延伸率,提高合金的性能,可以使钛合金在今后拥有更广泛的应用。