真空吸鑄TiAl合金凝固過程及界面反應(yīng)對片層取向研究.pdf

1、TiAl合金是一種比較理想的、應(yīng)用于航空航天發(fā)動機領(lǐng)域的先進材料,因為其具有非常好的高溫性能和較高的彈性模量。但是由于TiAl合金的室溫脆性,使其應(yīng)用受到了限制。為了改善TiAl合金的室溫塑性,人們采用了定向凝固的方法,得到了片層方向與晶界方向都平行于載荷方向的組織,從而獲得了較好的室溫塑性。
　　本文從定向凝固的基本原理出發(fā),對普通鑄造中獲得預(yù)想片層取向組織的可能性及方法進行了研究。本文主要進行了兩方面的工作。第一,探索了不同蓄

2、熱能力的鑄型對Ti(45-48)Al合金凝固組織和路徑的影響規(guī)律;第二,利用鑄型材料與TiAl合金發(fā)生的界面反應(yīng)所引起的初生α相作為“籽晶”,通過控制冷卻條件使Ti45Al合金得到預(yù)想的片層組織。
　　實驗中發(fā)現(xiàn):(1)三種冷卻能力相差較大的鑄型(陶瓷鑄型,鋼質(zhì)鑄型,銅質(zhì)鑄型)對TiAl合金凝固路徑的影響非常大,鑄型蓄熱能力越大,TiAl合金先析出相轉(zhuǎn)變點(β→α)越靠近低鋁成分。并且轉(zhuǎn)變點都較大的偏離了平衡相圖成分49.4at.

3、％,分別在46-47%,45-46,44-45之間;(2)發(fā)現(xiàn)不同蓄熱能力的鑄型會對鑄件偏析造成不同程度的影響,鑄型冷卻能力越大,則宏觀偏析越嚴重,微觀偏析越弱;(3)分析了宏觀偏析形成的原因,并解釋蓄熱能力大的鑄型造成更嚴重宏觀偏析的原因,認為表層晶粒為胞狀生長,溶質(zhì)被推到凝固界面前沿,隨著溫度梯度的降低,逐漸發(fā)展成枝晶生長,溶質(zhì)富集在枝晶間;(4)鑄型材料的蓄熱能力不但影響片層間距,同時還影響表層晶粒的大小,但晶粒大小同時還受到異質(zhì)

4、形核和合金成分的影響;(5)不同鑄型材料與TiAl合金的界面反應(yīng)程度不同,鋯英粉面層模殼與TiAl反應(yīng)最為劇烈,氧化鋁次之,氧化鋯反應(yīng)最弱;(6)鑄型材料對表層晶粒片層取向也有較大的影響,界面反應(yīng)滲O、Si等元素會促使表面金屬傾向于α凝固,使得表層晶粒片層方向平行于鑄件表面。對于同一成分合金而言,隨著界面反應(yīng)的增強,表層平行于鑄件表面的晶粒數(shù)目明顯增多;(7)鑄型材料與TiAl合金界面反應(yīng)對合金內(nèi)部組織也有一定的影響,界面反應(yīng)同樣會影響