含高量W，Nb低量Al的五元鑄態(tài)TiAl合金的凝固機理研究.pdf

1、本論文研究了三種不同冷卻速度（由有無石棉包套以及是否擴大直徑來控制），制備的近片層γ-TiAl合金Ti-45Al-5Nb-1W-1B(at.％)的顯微組織和力學性能。系統(tǒng)分析了單個試樣表層到心部晶粒尺寸變化（橫向對比）以及第二相（主要為B2+ω，等軸γ）的分布特征，同時對不同冷卻速度的試樣也進行了縱向對比，探討冷卻速度的影響大小。本文同時對于合金的力學性能（室溫和高溫拉伸，疲勞以及蠕變）進行了測試分析，探討其影響因素以及變形機制。

2、>　　研究發(fā)現:三種冷卻速度鑄造的γ-TiAl合金從表層到心部，依據晶粒尺寸變化規(guī)律都可以分為三個部分，即由幾層晶粒所構成的表層細晶粒區(qū)（S區(qū)域），中間晶粒尺寸最大的過渡區(qū)域（M區(qū)域）以及心部區(qū)域（C區(qū)域）。分別對比不同冷卻速度合金的對應區(qū)域發(fā)現表層S區(qū)域三種合金差別不大;過渡M區(qū)域的晶粒尺寸三種合金差別最大，從大到小依次為Alloy1,Alloy3和Alloy2（合金編號按照冷卻速度大小確定，從大到小依次為Alloy1,Alloy3和

3、Alloy2）;而Alloy2的心部C區(qū)域晶粒尺寸最小，Alloy1和3差別不大。由此可見，冷卻速度較慢時更有利于細化γ-TiAl合金晶粒，同時單純的擴大鑄錠直徑并不能有效的降低冷卻速度進而降低晶粒尺寸。
　　除了晶粒尺寸的變化之外，本文對于三種冷速合金顯微組織細節(jié)特征以及第二相分布特征也進行了統(tǒng)計和分析。結果表明，單一合金過渡區(qū)域（M區(qū)域）出現大范圍了包晶反應現象，而這種現象隨著冷卻速度降低，包晶區(qū)域減小，Al元素富集區(qū)域也更加

4、集中。同時，第二相隨著冷速降低其數量也大量增加，因此Alloy2心部C區(qū)域第二相含量最多。
　　力學實驗也表明，晶粒尺寸越小的區(qū)域可以獲得更好的室溫力學性能。隨著實驗溫度的升高，片層組織的結構特點會使得合金高溫力學性能得到一定程度的提高，但是，第二相的存在，特別是等軸γ相的數量達到一定值時，其對于高溫強度的弱化作用會大于片層結構的強化作用使得力學性能下降。最后，對于疲勞實驗中的“不確定”斷裂現象，本文發(fā)現其發(fā)生概率會隨著晶粒尺寸降