TiAl二元包晶合金定向凝固組織形成規(guī)律研究.pdf

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。在理論上預測了可能存在的相和組織形態(tài)，并通過實驗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象，為進一步控制TiAl合金的定向凝固組織奠定了基礎。
　　計算了TiAl合金各凝固相的界面響應函數，結合最高界面生長溫度判據，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，結果表明在低速生長條件下兩者結果一致。進而利用NCU模型計算了Ti-(50-58)Al成分范圍內的組織選擇圖，為確定典型合金成分及工藝參數奠定了基礎。
　　對Ti-Al二元系等原子比附近的兩個連續(xù)包晶反應內的四個成分，在溫度梯度為100K/cm和80K/cm、凝固速度2

3、μm/s到25μm/s范圍內進行了定向凝固實驗。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相的競爭生長關系，分析了包晶凝固過程對組織的影響，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/枝晶界面轉化，實驗結果與理

4、論計算結果吻合較好。
　　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了初生α相與包晶γ相交替生長的帶狀組織。當γ相和α相的交替帶狀組織完全消失后，出現了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因素共同作用的結果。從形核、