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文檔簡介
1、本文系統(tǒng)地研究了TiAl包晶合金定向凝固過程中相和組織的選擇規(guī)律。在理論上預(yù)測(cè)了可能存在的相和組織形態(tài),并通過實(shí)驗(yàn)得到了包晶合金定向凝固過程中界面形態(tài)的演化,兩相競爭生長,兩相共生生長和帶狀組織等凝固現(xiàn)象,為進(jìn)一步控制TiAl合金的定向凝固組織奠定了基礎(chǔ)。
計(jì)算了TiAl合金各凝固相的界面響應(yīng)函數(shù),結(jié)合最高界面生長溫度判據(jù),分析了TiAl合金定向凝固過程中的初生β相和包晶α相的相和組織選擇規(guī)律,確定了以成分與VG/為框架的Ti
2、-(44-50)Al合金組織選擇圖。在考慮成分過冷和充分形核假設(shè)的條件下,利用近穩(wěn)態(tài)包晶合金組織選擇模型(NCU),確定了Ti-(44-50)Al合金的組織選擇圖,結(jié)果表明在低速生長條件下兩者結(jié)果一致。進(jìn)而利用NCU模型計(jì)算了Ti-(50-58)Al成分范圍內(nèi)的組織選擇圖,為確定典型合金成分及工藝參數(shù)奠定了基礎(chǔ)。
對(duì)Ti-Al二元系等原子比附近的兩個(gè)連續(xù)包晶反應(yīng)內(nèi)的四個(gè)成分,在溫度梯度為100K/cm和80K/cm、凝固速度2
3、μm/s到25μm/s范圍內(nèi)進(jìn)行了定向凝固實(shí)驗(yàn)。從宏觀和微觀上分析了TiAl合金定向凝固組織,確定了合金成分和凝固速度對(duì)最終凝固組織的影響。Ti-(44-50)Al合金定向凝固組織得到柱狀晶的競爭生長,描述了初生β相和包晶α相的競爭生長關(guān)系,分析了包晶凝固過程對(duì)組織的影響,揭示了凝固組織中初生β相和包晶α相的競爭生長形成機(jī)制。得到了Ti-(44-50)Al包晶合金定向凝固過程中界面形貌演化規(guī)律,從平界面向胞晶/枝晶界面轉(zhuǎn)化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理
4、論計(jì)算結(jié)果吻合較好。
在生長速度為2.8μm/s和6.7μm/s,溫度梯度為100K/cm的條件下,Ti-52.5Al合金定向凝固組織中出現(xiàn)了初生α相與包晶γ相交替生長的帶狀組織。當(dāng)γ相和α相的交替帶狀組織完全消失后,出現(xiàn)了β相、α相和γ相三相均為胞狀界面的協(xié)同生長。
Ti-52.5Al合金在生長速度為6.7μm/s,溫度梯度為80K/cm的定向凝固條件下得到了初生α相與包晶γ相的共生生長組織。理論上分析了共生生長的
5、基本特征,并將共晶合金的共生生長與包晶合金共生生長進(jìn)行比較,確定了包晶合金共生生長的條件,建立了包晶合金穩(wěn)態(tài)過熱生長模型。Ti-52.5Al合金在定向凝固過程中不但存在著α相和γ相的共生生長組織,還存在α相離散的帶狀組織、α相的島狀生長、振蕩組織、以及出現(xiàn)α單相—α相和γ相的共生生長—α單相的混合帶狀組織。
帶狀生長和共生生長的形成是溫度梯度、溶質(zhì)濃度、初生相與包晶相的形核析出以及各相競爭生長等多個(gè)因素共同作用的結(jié)果。從形核、
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