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摘要本文利用感应悬浮熔炼法制备Ti-45Al-6Nb-0.4W（at.%）合金锭，并将其铸造成圆柱状试棒。利用Brideman定向凝固法，在温度梯度为500℃/cm的条件下，分别在5、10和20 μm/s三种凝固速率下获得稳定生长的定向凝固合金试样。对试样稳定生长区α2（Ti3Al）和γ（TiAl）两相组织进行光学显微组织、SEM及线扫描分析，探讨凝固速率对定向凝固组织的影响。
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结果表明，定向凝固组织的宏观形貌由铸态区、退火区、竞争区和稳态生长区四个区域构成。稳态生长区为柱状晶，晶粒微观结构由α2和γ两相交替片层组织构成，两相的片层厚度随凝固速率增大而减小。晶粒内片层取向与晶体生长方向呈0°或45°角，可以判断初生相为β相。当晶体生长速率增加到20μm/s时，由于晶界处应力集中，会出现沿晶界微观裂纹。25898
关键字 Ti-Al合金 定向凝固 凝固速率 片层组织
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Effect of solidification velocity on the orientation and microstructure of TiAl alloy
Abstract
In this paper, Ti-45Al-6Nb-0.4W alloys ingot were carried out through the induction suspension smelting and suction casting, and casted into a cylindrical sample. By the Bridgman method, directional solidification alloy samples in stable growth can be obtained at temperature gradient 500℃/cm, with the three different growth rates of 5,10 and 20μm/s，respectively. The effect of solidification velocity on directional solidification structure is researched through the analysis of optical microstructures, SEM and line scan of directional solidified region α2(Ti3Al）,γ(TiAl)lamellar structure.
In result, four regions of DS structure macrostructure：casting region，directional anneal region，transition region and directional solidified region can be observed. The structure in the directional solidified region is columnar crystal. Grain microstructure is composed of α2 and γ lamellar structure in turn,and as the solidification velocity increasing, the lamellar spacing decreases. When the lamellar orientation is parallel or 45°to the pulling direction, the primary phase is the β phase. Obvious microscopic cracks will appear and the lamellar spacing increases near the cracks because of too much stress at grain boundaries when the solidification velocity is too much(20μm/s).
Keywords Ti-Al alloy Bridgman method solidification velocity lamellar structure
目 次
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 TiAl合金的组织与性能 2
1.3 TiAl合金的定向凝固 4
1.4 本课题研究的内容 7
2 实验方法及样品制备 9
2.1 实验材料选择及实验设备 9
2.2 实验过程 10
3 实验结果与分析 13
3.1 Ti-45Al-6Nb-0.4W合金定向凝固组织形貌分析 13
3.2 凝固速率对定向凝固组织片层间距的影响 18
结 论 19
致 谢 20
参考文献21
1 绪论
1.1 引言
如今，航天领域不断发展的同时，相关的耐高温材料的研究也越来越热门。然而，传统的高温合金（Ni、Fe基高温合金等），相比Ti-Al合金，其密度过大，无法满足航天领域轻量化的要求。因此，对轻质高温金属间化合物材料的研制更加迫切。这其中，具有低密度、高比刚度、高弹性模量及良好的抗蠕变性能和抗氧化能力的Ti-Al金属间化合物及其合金是目前被广泛关注的高温材料[1,2]，不仅用于航空航天领域也被用来制造汽车发动机等，因其优异的性能成为超高音速飞行器、下一代先进航空发动机制造的首选材料[3]，成为轻质合金中研究和关注的重点[4,5]。
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