定向凝固Ti-（50，52）at.%Al合金组织演化规律研究

论文摘要

本文以Ti-Al合金为研究对象,选取Ti-50at.%Al,Ti-52at.%Al两组合金成分,在1μm/s35μm/s的凝固速度区间内开展了定向凝固实验研究。通过光学金相,电子显微分析技术对从初始过渡到稳态凝固组织的演化规律及其对后续固态相变形成的片层结构取向的关系进行了研究。研究结果表明:随着生长速度的加大,固液界面形态由平到胞、枝再到等轴晶变化;对于Ti-50at.%Al合金,在低速条件下以α单相凝固,随着生长速度的加大,α胞、枝之间出现少量的γ相,α相在凝固过程中始终占优;对于Ti-52at.%Al合金,其凝固组织由α和γ两相组成,随着生长速度的增大,凝固组织由平面α和岛状γ相转变成α和γ胞状共生,再转变成枝晶α和枝晶间γ相,γ相的体积含量逐渐增加,主要由液相直接凝固得到;在较高的生长速度条件下,α初生相以枝晶形态生长,α相与液相的接触面积加大,促进了L +α→γ包晶反应,α枝晶臂被消耗形成细小的α晶粒。α相在后续的固态相变过程中转变成α2/γ片层组织。在通常情况下,由于α母相与片层组织中γ相确定的位向关系,得到片层取向与生长方向垂直的α2/γ片层组织。但是当α相以铸态晶粒为形核衬底时,α2/γ片层保留了原始铸态晶粒内的片层取向。同时在高的生长速度条件下,定向凝固过程中形成了大量枝晶主干偏离热流方向的α枝晶,当熔体前方新形成的枝晶以之为形核衬底时,保留了原有枝晶内的片层取向。因此可以利用母体合金本身“自引晶”来控制片层取向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.2 包晶凝固研究现状
• 1.2.1 包晶凝固形核与生长机理
• 1.2.2 包晶凝固的相与组织选择
• 1.3 TiAl定向凝固研究现状
• 1.3.1 籽晶法控制片层取向
• 1.3.2 合金化控制片层取向
• 1.3.3 对流对Ti-Al合金凝固组织影响
• 1.3.4 TiAl包晶凝固相与组织选择
• 1.4 本文研究的内容
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 研究方案
• 2.2 合金成分的选择
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 试验设备
• 2.3.2 母合金制备
• 2.3.3 定向凝固试验过程
• 2.4 试样的金相处理及分析
• 第3章 定向凝固Ti-50 at.% Al合金组织演化
• 3.1 Ti-50 at.% Al合金定向凝固组织
• 3.1.1 宏观组织
• 3.1.2 微观组织
• 3.1.3 不同生长速度下的界面形态
• 3.1.4 典型微观组织形成与演化
• 3.2 片层取向与凝固条件关系
• 3.3 定向凝固Ti-50 at.% Al合金一次枝晶间距
• 3.4 本章小结
• 第4章 定向凝固Ti-52 at.% Al微观组织演化
• 4.1 Ti-52 at.% Al合金定向凝固组织
• 4.1.1 宏观组织
• 4.1.2 微观组织
• 4.1.3 不同生长速度下的界面形态
• 4.1.4 典型微观组织形成与演化
• 4.2 片层取向与凝固条件关系
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢