Ti／Al摩尔比对铸造TiAl合金组织及力学性能的影响.pdfVIP

维普资讯 种铸造及有色合金 2008年第 28卷第 6期 Ti／AI摩尔比对铸造TiAI合金组织及力学性能的影响 韩积亭 姜明智 张麦仓 董建新 张 继 (1．北京科技大学材料科学与工程学院；2．钢铁研究总院高温材料研究所) 摘 要 以Ti一46．5AI一2．5V一1．OCr合金为基础 ，研究了Ti／AI摩尔 比的变化对合金组织及力学性能的影响。采用真空感 应悬浮炉离心浇注制备了规格为 100mmX65mm×10mm 的TiAI试片。组织观察发现Ti／AI摩尔比为 1．032和 1．075 时，都得到了柱状晶组织，后者组织更整齐 ，a／y层片取 向一致性增强；摩尔比为 1．121时，组织变成等轴 晶组织，由粗大的 全层片组织组成 。对 3种合金进行拉伸试验 ，发现 Ti／AI摩尔比从 1．075降低到 1．032时，抗拉强度提高到 600MPa，伸长 率为 1．0％；Ti／Al摩尔 比提高到 1．121时，其抗拉强度下降到 440MPa。 关键词 铸造 TiAl合金 ；Ti／Al摩尔 比；层片组织；拉伸性能 中图分类号 TG146．2 3 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2008)06—0475一O3 )，．TiAl合金具有低 的密度 、优异的高温力学性能 件的线性收缩 ，防止铸件 中缩孔 的形成 7【)。切取板状 和较好 的环境抗力[1]，被认为是高推 比航空发动机和火 试片在沿高度方 向的上部分做组织观察 (见图 1中A 箭推进系统极具潜力的新型材料[2]。铸造 TiAl合金 截面所示)。侵蚀剂为 1％的 HF+10％的 HNO。+ 具有成本低、可近净成形等优点 ，成为研究热点 。研究 89％的H 0(体积分数)溶液，组织观察在光学金相显 发现，两相 )，．TiAl合金的力学性能取决于组织 [4]。研 微镜下进行。 究表明，定向凝 固生成的PST晶体在沿层片取 向的方 板状试片经过 1250℃／180MPa×3h的热等静 向上具有较好 的力学性能。对 Ti一46．5Al一2．5V-1．0Cr 压处理 ，残余铸造缺陷在金相试样机械抛光后在光学金 合金的研究发现[5]，通过调控铸造工艺 ，浇注 出 10mm 相显微镜上进行统计。在图 1中B所示位置切取尺寸 厚的试片中也能形成具有择优取 向的层片组织。该试 为 5mm×60mm 的拉伸试样 ，在 INSTRON 1186机 片在沿层片取 向方 向上具有优异 的抗拉强度和 良好的 器上进行拉伸性能试验 。试样拉伸方 向均为沿板状试 伸长率 ，可用于叶片类受离心力载荷的转动部件。而在 片表面平行的方 向。 生产中会出现合金中Ti／Al摩尔比波动 ，可能会影响合 金的这种择优取 向组织 的生成和其力学性能 。因而如 何掌握合金成分的控制范围，将是实现择优取向的层片 组织工程应用的关键。 本课题研 究 Ti／Al摩 尔 比对 以Ti-46．5A1-2．5V一 B 图 1 100mm×65mm×10mm板状试样 的示意图 1．0Cr合金组织和力学性能的影响 。 (A：组织观察及缺 陷统计截面 ；B：拉伸试样切取位置) 1 试验 方法 2 试验 结果与讨论 熔炼 Ti／Al摩尔 比为 1．032、1．075和 1．121的 3 2．1 组织观察 种合金 ，成分见表 1。3种合金均采用 2．5kg水冷坩埚 真空感应磁悬浮炉熔炼 ，两次重熔后离心浇注出尺寸为 2．1．1