定向凝固高Nb含量TiAl合金微观组织演化与溶质偏析规律

金属学报, 2015, 51(8): 957-966. doi: 10.11900/0412.1961.2014.00703

定向凝固高Nb含量TiAl合金微观组织演化与溶质偏析规律

李勇 ^1, , 刘国怀 ^2, , 王昭东 ^3, , 付天亮 ^4, , 李新中 ^5, , 苏彦庆 ^6, , 郭景杰 ^7, , 傅恒志 ^8,

1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110819

2.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110819

3.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110819

4.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110819

5.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

6.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

7.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

8.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨,150001

基金项目: Supported by National Natural Science Foundation of China (Nos.51071062,51274077 and 51271068),Fundamental Research Funds for the Central Universities (No.N140703003) and China Postdoctoral Science Foundation (No.2014M561245) 国家自然科学基金项目51071062,51274077和51271068,中央高校基本科研业务费项目N140703003和中国博士后科学基金项目2014M561245资助

关键词： TiAl-Nb合金 , 定向凝固 , 微观组织 , 溶质偏析

MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND SOLUTE SEGREGATION IN DIRECTIONALLY SOLIDIFIED TiAl ALLOYS WITH HIGH Nb CONTENT

Keywords： TiAl-Nb alloy , directional solidification , microstructure , solute segregation

在Bridgman定向凝固炉中对Ti-46Al-(8,9,10)Nb合金进行定向凝固实验,研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响,获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图.结果表明,生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变,并促进完全β相凝固转变为具有L+β→a包晶反应凝固过程,最终组织由a2/γ层片组织转变为具有a2/γ层片和B2相的多相组织.溶质Nb的添加对β相具有稳定作用,促进了完全β相凝固过程的发生以及a2/γ层片和B2相多相组织的形成.生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S型偏析,β型偏析)过程密切相关.其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生,从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2相在枝晶心部的集中分布.β型偏析中溶质Nb在残余β相中的富集是形成B2相的主要来源,Nb的富集程度直接决定了B2相的形态和尺寸.根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al合金相变过程和微观组织选择图可知,选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全β相凝固过程,可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.

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