2。2  实验过程 9

2。2。1  制备纽扣铸锭 9

2。2。2  合金试棒的重力铸造 11

2。2。3  定向凝固及显微组织样品制备 12

3  实验结果与分析 14

3。1  Ti-45Al-8Nb合金定向凝固生长速率对单晶制备的影响 14

3。1。1  光学浮区法定向凝固宏观组织 14

3。1。2  不同的生长速率对单晶制备的影响 15

3。2  生长速率对Ti-45Al-8Nb定向凝固组织的影响 16

3。2。1  生长速率对定向凝固组织片层间距的影响 16

3。2。2  生长速率对定向凝固组织片层取向的影响 16

3。3  Ti-45Al-8Nb定向凝固组织成分偏析 17

3。4  W元素对单晶制备的影响 19

3。4。1  Ti-45Al-6Nb-0。4W定向凝固合金宏观组织 19

3。4。2  光学浮区定向凝固Ti-45Al-6Nb-0。4W合金片层取向与拉伸性能关系 20

结  论 22

致  谢 23

参 考 文 献 24

1  绪论

1。1  研究背景

金属间化合物又称中间相，这是由于其处于相图的中间位置。从成键的角度，金属间化合物以金属键为主，但也包含共价键和离子键的成分。因此，金属间化合物具有金属与陶瓷的双重性质，如高熔点，高硬度，脆性大，良好的高温强度等特点。TiAl基金属间化合物，相对于传统的高温合金，更能满足航天领域轻量化的要求。TiAl基金属间化合物具有低密度，高弹性模量，高比刚度以及良好的抗蠕变性能和抗氧化能力，成为科学研究的热门。TiAl基金属间化合物可用于汽车工业与航空航天工业的发动机与涡轮，同时也用于超高速飞行器的机翼与壳体。是非常有应用潜力的轻质高温合金，成为了该领域研究与关注的重点[1-4]。From~优Y尔R论^文W网wWw.YoUeRw.com 加QQ7520.18766

虽然TiAl合金具有轻质高强的优良性能，但是其加工性很差，使其应用变得困难。加工性差的原因，是由于其具有的室温脆性，延展率不足，以及热加工过程晶粒的急剧长大，高温时抗氧化能力差等特点。TiAl合金应用于实际面临的一系列问题：（1）合金成分对性能的影响非常的大，且能够进行加工的区域非常的小；（2）虽然它具有非常好的高温性能，但是在中低温下，强度很低，并且几乎不可能依靠形变强化来提高强度；（3）无 Cr的TiAl基金属间化合物在 500 ~ 900℃具有很差的的耐腐蚀能；（4）由于各种元素的熔点具有显著的差异，想要得到高质量的合金铸锭，存在很大的困难，而且会提高成本 [5-6]。国内外针对TiAl合金具有的以上缺点，进行了众多的研发工作，并获得了一系列成效。

对TiAl合金相关物理化学性能的研究以及强韧化改性，是其能否作为高温结构材料被用于现实应用的基础。同时，还需要具备优良的加工成型技术以及冶炼技术。

目前TiAl合金的主要研究方向包括：（1）研究合金元素对TiAl合金各项性能的影响，以确定最适宜成分从而得到理想组织；（2）研发新的制备技术，以制备出更加纯净的TiAl合金；（3）研究TiAl合金的变形和断裂特征，利用其良好的塑性和高强度、高断裂韧性等特征，使其在近期内就可作为高温结构材料而用于实际 [7-8]。