TiAl—1ONb合金铸态组织演化规律的研究

Ｔｉ — Ａ１ ０ １ Ｎｂ合 金 铸 态 组 织 演 化 规 律 的 研 究
杨慧敏 苏彦庆。骆 良顺 ， ，
（． １ 黑龙 江工程 学院 材料与化 学工程 系，黑龙江 哈 尔滨 １ ０ ５ ； ． 尔滨工业大 学 材料科 学与工程学院 ， ５００ ２哈 黑龙 江 哈 尔滨
１０ １ ） ５ ０ ０
充 高纯 氩气 。每 次 熔 化 时 间约 为 ２０Ｓ ０ 。为 了确保 Ｔｉ 基 合金 纽扣 锭 的成分 均 匀 ， Ａｌ 每个 合 金锭 翻转 重 熔 ３次 。每个 试 样 的熔 炼 和冷却 条 件都是 相 同 的 。
用 电火 花 线 切 割 将 纽 扣 锭 沿 其 纵 向从 中 问 剖 开 ， 砂 布 、 磨 砂 纸 磨 至 ２ ０ ０号 后 抛 光 。 用 经 水 ０
第 ２ ５卷第 ４期
２１ 年 １ ０１ ２月
黑
龙
江
工
程
学
院
学
报（ 自然 科学 版 ）
Ｖｏ． ５ № ． １２ ４
Ｄｅ ．， ０ １ ｃ ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉ ｎ ｊ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｌ ｇｉ ｇＩ ｓｉ ｔ ｆ ｏ Ｈｅ ｏ ａ ｔ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ
ＨＦ ： ＨＮＯ Ｈ 为 １： 。： Ｏ １：８的腐 蚀 液 进 行 腐 蚀
处 理后 ， Ｏｌｍｐ ｓＧＸ １金相 显 微 镜进 行 宏 观 组 用 ｙ ｕ— ７ 织 的观 察 。缩孔 形貌 通过 Ｐ Ｉ ＳＳ Ｒ ＯＮ 扫描 电 ＨＬ Ｐ Ｉ Ｉ 镜进 行 二次 电子 成像 （ Ｅ 。 Ｓ Ｍ）
Ｔｈｅ ｓ ｕ ｙ ｏ ｈｅ ａ 。 ａ ｔｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｏ ｕ ｉ ｎ ｏ ＡＩ １ Ｎｂ ａ ｌ ｙ ｔ ｄ ｎ ｔ ｓ ｃ ｓ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｖ ｌ ｔｏ ｆ Ｔｉ ＿ 。 ・０ ｌｏ ｓ
ＹＡ ＮＧ ｕ— ｉ Ｕ ａ － ｉｇ ，Ｌ Ｏ ａ ｇ ｓ ｕ Ｈ ｉ ｎ ，Ｓ Ｙ ｎ ｑｎ ｍ Ｕ Ｌｉｎ － ｈ ｎ
固方式进行 的。 关 键 词 ： Ａ—０ Ｔｉ １ Ｎｂ合 金 ； 生 相 ； Ｂ 固 ； 织 演 化 １ 初 全 凝 组 中 图分 类 号 ： Ｇ１６ ４ Ｔ ４ ． 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ １４ ７ （ ０ １０ —０ ９０ １ ７ —６ ９ ２ １ ）４０ ４ —３
ｔ ｅａｒｂ ｂ ｌｓｃ ｎ ｎ ｔｃ ｍｐ ｅｅｙ ｅ ｃ ｐ ｒ ｍ ｈ ｅｔｄ ｒｎ ｈ ｏ ｌ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｈ ｉ ｕ ｂ ｅ ａ ｏ ｏ ｌｔｌ ｓ ａ ｅｆｏ ｔ ｅｍ ｌ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｏ ｉ ｒ ｃ ｓ ．Ｃｏ ｐ ｒ ｄ ｗｉｈ Ｔｉ ｎ ｍ ａｅ ｔ Ａｌ
２ 实验 结 果 与讨 论
图 １为非 自耗 电 弧 熔 炼 得 到 的 Ｔｉ 一 ０ Ａｌ Ｎｂ合 １
金 的宏 观组 织 。从 图 １可 以看 出 ， 含 量 在 （ ４ Ａｌ ４ ～
（ ） － ０ —Ｏ ｇ Ｔｉ Ａ１ Ｎｂ （ ） 一 １ －０ ５ １ ｈ Ｔｉ Ａ１ Ｎｂ （） 一 ２ － ０ ５ １ ｉＴｉ Ａ１１ Ｎｂ ５
作 为 一 种 应 用 于 发 动 机 叶 片 的 高 温 结 构 材 料 ， ｉ 基 合 金具 有 高 的 比强度 、 Ｔ Ａｌ 比模 量 和 较 好 的 高 温 性 能 等优 点 ［ 。然 而 ， Ａｌ 合 金 还 存 在 着 Ｔｉ 基
显 著 地提 高 Ｔｉ 基 合 金 的 高 温 强 度 、 蠕 变 性 能 Ａ１ 抗
ｉ ｃ ｔｏ ｅ ｏ ｔ ｎ ｓ ｌｓ ｈ ｎ ５ ｔ ． ｆ ａ ｉ ｎ ｗｈ ｎ Ａ１ｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ０ ａ ． ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔｉ 一 ０ ｌ ｙ ｒｍａ ｙｐ ａ ｅ ｕ ｌ ｏｉｉｉａｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： Ａｌ１ Ｎｂ ａｌ ；ｐ ｉ ｒ ｈ ｓ ；ｆ ｌ Ｂｓ ｌ ｆｃ ｔ ；ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅｅ ｏｕ ｉｎ ｏ ｄ ｏ ｃｏ ｔｕ ｔ ｒ ｖ ｌ ｔ ｏ
摘
要 ： 究 Ｔｉ ４ ￣ ５ ） －Ｏ 研 一 ４ ４ ＡＩ Ｎｂ合 金 铸 态 组 织 的演 化 规 律 ， 确 定 全 Ｂ 固 的 Ｔｉ 一０ （ Ｉ 并 凝 Ｍ １Ｎｂ合 金 的 成 分 范 围 。实 验
结果表明 ： －４ ￣５ ） －０ Ｔｉ ４ ３ ＡＩ Ｎｂ合金 的凝 固组织为典 型的柱状 晶组织 ， －４ —０ 合 金 的宏 观组织 为等轴 组织 ； （ １ Ｔｉ Ａ１ Ｎｂ ５ １ 在其凝 固组织 （ 纵截 面） 上部存在较多 的缩松 ， 这主要是 由于 Ｎｂ元素的添加量加多 ， 从而使 ＴＡ１ ｉ 基合金熔 体 的粘度 增加， 在冷 却过程中熔体中产生的气泡不能排除所造成 ； Ｔ Ｍ 二元合金相 比较 ， 与 ｉ Ｎｂ元素的加入扩大 了 ８相的凝 固 范 围， Ａ１ ０ ｂ合金 的全 Ｂ Ｔｉ — Ｎ １ 凝固的成分临界点为 ５ ｔ Ａ ， Ａ１ ０ａ． １即 含量小于 ５ ｔ 时 Ｔｉ －Ｎｂ ０ａ． Ａ１ ５ 合金是 以全 ｐ 凝
ｔ ｎｉ ５ ｔ ９Ａ１ｏ Ａ１ ０ ｌ ｙ ， ｈ ｔｓｔ ａ ， ｈ ｏｉｉ ｃｔ ｎｏ ｉ —０ ｌ ｙ ｕｌ ｓ ｌ — ｉ ０ａ． ／ ｒ ｏ ｓ ５ ｆ Ｔｉ — Ｎｂａｌ ｓ ｔａ ｏｓｙ ｔ ｅｓｌ ｆ ａｉ ｆ Ａ１ Ｎｂａｌ ｓｉ ｆｌ ｏｉ １ ｏ ｉ ｄｉ ｏ Ｔ １ ｏ ｓ ｄ
Ａｂ ｔａ ｔＩ ｈ ａ ｅ ，ｔ ｅａ —ａ ｔｍ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｅ ｏ ｕ ｉｎ ｏ 一 ４ — ４ Ａ１１ Ｎｂ ａｌｙ ｓｉ ｖ ｓｉａ ｅ ｓｒ ｃ ：ｎ ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｈ ｓｃ ｓ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｖ ｌｔｏ ｆＴｉ（ ４ ５ ） — ０ ｌ ｓｗａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｄ， ｏ
ｏ ａ ｅ ｉ ｌ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｈａ ｂ ｎ Ｉ ｓ ｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｈａ ｂ ｎ １ ０ ０ ，Ｃｈ ｎ ） ｆＭ ｔ ｒ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｒ ｉ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｒ ｉ ５ ０ １ ｉａ
图 １ 利 用 非 自耗 电弧 熔 炼 炉 得 到 的 ＴＡＩ ０ ｂ 金 的 宏观 组 织 ｉ－ Ｎ 合 １
（ ） － ４ —０ ａ Ｔｉ４ Ａ１ Ｎｂ （ ） 一 ５ 一 ０ １ ｂ Ｔｉ Ａｌ１ Ｎｂ （ ） 一 ６ － ０ ４ ｃ Ｔｉ Ａ１１ Ｎｂ ４ （ ） － ７ —０ ｄ Ｔｉ Ａ１ Ｎｂ （ ） － ８ 一 Ｏ ４ １ ｅ Ｔｉ Ａｌ Ｎｂ （ ） － ９ 一 Ｏ ４ １ ｆ Ｔｉ Ａｌ１ Ｎｂ ４
的研 究 和 应 用 于 发 动 机 叶 片 奠 定 一 定 的 实 验 、 理
论基础 。
作者 简介 ： 慧敏 （９ ９ ） 杨 １ ７ 一 ，女 ，讲师 ，博士研究 生 ， 究方 向： 研 高 温 结 构 材 料
黑
龙
江
工
程
学
院
学
报（ 自然 科 学 版 ）
第 ２ 卷 ５
１ 实验 材 料 和 方 法
ｔ ｐ ｏ Ａｌ１ Ｎｂ ａ ｌ ｙ ．ｂ ｃ ｕ ｅ Ｎｂ ａ ｄ ｔ ｎ ｎ ｕ ｅ ｔ ａ ｈ ｅｔｖ ｓ ｏ ｉｙ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆＴｉ 一 ０ ｌ ｓ ｅ ａ ｓ ｄ ｉｉ ｓ ｉ ｄ ｃ ｈ ｔ ｔ ｅ ｍ ｌ ｉｃ ｓｔ ｒ ａ ｅ ．Ｔｈ ｒ ｂ ，ａ ｌ ｔｏ ｏ ｏ ｎ ｅ ｅ ｙ ｏ ｆ
（ ． ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｔ ｉ ｎ ｈ ｍｉ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｈｅｌ ｇｉ ｇＩ ｓｉ ｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｒ ｉ １ ０ ５ ， ｈｎ ； ．Ｓ ｈ ｏ １ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｅ ａ ａ ｄＣ ｅ ｃ ｇｎ ｅｉ ， ｉ ｎ ｊ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｈ ｏｏ ｙ Ｈａｂｎ ５ ０ ０ Ｃ ｉａ ２ ｃ ｏ ｌ ｏ Ｍａ ｒ ｌ ａＥ ｎ ｏ ａ ｎ ｔ Ｔｅ
ｂｎ ｒ ｌ ｙ ，Ｎｂａ ｄｔ ｎ ｎａｇ ｈ ｈ ｓ ｏｉｉｃｔ ｎｒｇｏ ．Ｔ ｅｃｉ ｃｌ ａｕ ｆ ｕｌ ｓｌ ｉｃ— ｉａｙａｌ ｓ ｏ ｄ ｉｏ ｓｅ ｌ ｅｔ ｅｌｐ ａｅｓｌ ｆ ａｉ ｅ ｉｎ ｈ ｒ ｉ ｌｅｏ ｌ ｉ ｒ ３ ｄｉ ｏ ｔａｖ ｆ ｏｉ ｆ ａ ｄｉ
实验 所用 Ｔｉ 基 合金 的名 义 成 分 （ 子分 数 ， Ａｌ 原
下 同） Ｔｉ ４ ～ ５ ） 一Ｎｂ 为 一 ４ ４ Ａｌ （ ５ 。熔 配 合 金 所 用 原 材
料 为零级 海 绵 钛 、 度 为 ９ ． ９ 的铝 条 和纯 度 为 纯 ９ ９ ９ 的铌 丝 。采 用非 自耗 电弧 熔 炼 炉进 行 熔 炼 ， ９ 合 金锭 约 为 ２ 。熔化 前熔 化 室抽真 空 至 １ Ｐ ， ５ｇ ０ ａ反
关 键 的 问题 。基 于此 目的 ， 文 在 研 究 ＴＡＩ ０ 本 ｉ － Ｎｂ １
许 多 亟 待 解决 的 问题 ， 室 温 塑 性 、 裂 韧 性 以及 如wk.baidu.com断
８ ０℃ 以上 的 高 温抗 氧 化 性 能等 ＿ ］ ０ ３ 。为 了进 一 步 提 高 Ｔ Ａｌ 合 金 的 综 合 力 学 性 能 ， 多 学 者 将 研 ｉ 基 许
和 抗 氧化 性 能 等［引。此 外 ， 元 素 是 ｌ 稳 定 元 Ｎｂ ３ 相 素 ， 元 素 的加 入 可 以 扩 大 相 相 区 ， 得 全 Ｂ 该 获 凝
固的 高 铝 含 量 的 ＴＡ卜 ｉ Ｎｂ合 金 ， 显 地 改 善 Ｔｉ 明 Ａｌ 基 合 金室 温 塑 性 ＿ 。那 么 ， 什 么 成 分 范 围 内可 ｇ ］ 在 以获得 全 Ｇ 固 的 Ｔｉ － 凝 Ａ１ Ｎｂ三 元 合 金 就 成 为 尤 为
（） 一 ３ － ０ Ｔｉ Ａ１１ Ｎｂ （ Ｔｉ ４ － ０ ５ ｋ） － Ａ１１ Ｎｂ ５
ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｏ ｔｎ ｅ ｉｎ ｏ ｕ ｌ ｅ ａｓ ｌ ｉ ｃ ｔｏ ｓｄ ｔ ｒ ｉｅ ． Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｓ ｌ ｉ ｃ — ｎ ｈ ｎ ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔｒ ｇｏ ｆｆ ｌ ｂ ｔ ｏｉ ｆ ａ ｉｎ ｗａ ｅｅｍ ｎ ｄ ｄ ｉ ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｏｉ ｆ ａ ｄ ｉ ｔｏ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｏ 一 ４ — ３ Ａ ｌｌ Ｎｂ ａｌ ｙ ｒ ｈ ｙ ｅ ｃ ｌ ｍ ｎ ｒｓｒ ｃｕ ｅ Ｔｈ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｆＴｉ ｉｎ ｓｒ ｃｕ ｅ ｆＴｉ（ ４ ５ ） — ０ ｌ ｓａ ｅ ｔ ｅｔ ｐ ｏ ｕ ａ ｔｕ ｔ ｒ ． ｏ ｅ ｍａ ｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏ 一 ５ Ａｌ１ Ｎｂ ａｌ ｙ ｉ ｅ ｕａ ｅ ｔｕ ｔ ｒ． Ｉ Ｓｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｏ ｆｔ ｅｓ ｒｎ ａ ｅｃ ｖｔ ｎ ｔ ｅｍａ ｒ ｓｒ ｃｕ ａ ４ 一 ０ ｌ Ｓ ｑ ｉｘ ｄ ｓｒ ｃｕ ｅ ｔｉ ｏ ｎ ｈ ｔａｌｔｏ ｈ ｈ ｉ ｋ ｇ ａ ｉ ｉ ｈ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｏ ｙ
究 的重 点 集 中 在 含 Ｎｂ的 Ｔｉ 基 合 金 方 面 ， 主 Ａｌ 这
要 是 在 Ｔｉ 基 合 金 中加 入 一 定 量 的 Ｎｂ元 素 能 够 Ａｌ
收 稿 日期 ：０ １Ｏ 一３ ２ １ ８Ｏ
合 金 铸态 组 织 的 同 时 确 定 ＴＡＩ ０ ｉ － Ｎｂ合 金 全 Ｉ １ ３ 凝 固的 成 分 范 围 ， ＴＡ卜 ０ 为 ｉ １ Ｎｂ合 金 定 向 凝 固 组 织