含Nb,RE及Si的TiAl合金方錠的冷坩堝定向凝固.pdf

1、本文的TiAl合金做鈕扣爐實驗，通過壓縮實驗確定不同成分鈕扣錠的強度和塑性，從而計算出各鈕扣錠的強塑值，根據(jù)強塑值的大小確定成分做定向凝固實驗。本文從所配的6個類別的18種化學(xué)成分中選出Ti47Al5Nb0.3Y0.5Si做定向凝固實驗，研究定向凝固的成形工藝對合金的宏觀，微觀組織和力學(xué)性能的影響。
　　26×26mm方形水冷銅坩堝定向凝固實驗采取6種成形工藝分別制備了6件鑄錠。鑄錠的宏觀組織可以分為三個區(qū)域：初生區(qū)，生長區(qū)和最后

2、凝固區(qū)。通過實驗發(fā)現(xiàn)固液界面的宏觀形態(tài)對柱狀晶的生長方向有直接的影響，而固液界面的宏觀形態(tài)可以由成形工藝控制。固液界面其實質(zhì)是由一個主動溫度梯度和兩個被動溫度梯度的相互矛盾構(gòu)成，主動溫度梯度是電磁感應(yīng)加熱溫度梯度，被動溫度梯度是水冷銅坩堝冷卻溫度梯度和液態(tài)鎵銦合金冷卻溫度梯度。主動溫度梯度的存在是被動溫度梯度存在的前提。通過對縱截面的金相照片和電子掃描發(fā)現(xiàn)：合金由α2,γ兩相組成，而γ相有三種片層結(jié)構(gòu)（和柱狀晶的生長方向分別呈0°，45

3、°，和90°），這說明發(fā)生了兩種固態(tài)相變；對γ片層的厚度研究發(fā)現(xiàn)提高功率和抽拉速度均可以細化片層。這說明不僅要控制固液界面的形態(tài)還要盡可能地細化片層，因為柱狀晶生長方向，片層方向和片層厚度對合金力學(xué)性能均具有重大的影響。對析出物的研究發(fā)現(xiàn)，工藝對Y和Si的析出相的分布和成分幾乎沒有什么影響，而Y和Si的析出相能細化晶粒。
　　室溫和850℃的高溫拉伸實驗表明P=45kW，V=1.2mm／min的力學(xué)性能最優(yōu)，而高溫實驗的力學(xué)性能優(yōu)