Er對Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金凝固組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、TiAl基合金具有較小的密度、較大的比強度和比剛度、優(yōu)良的抗氧化性能以及高溫力學(xué)性能，成為航空航天等領(lǐng)域優(yōu)秀的候選結(jié)構(gòu)用材，以代替密度較大的鎳基高溫合金和工作溫度較低的鈦基合金。但是TiAl基合金存在著室溫塑性較差和斷裂韌性較低的問題，尋找新的途徑予以突破始終受到人們的重視。合金化的方法雖然相對比較傳統(tǒng)但簡便易行，是合金開發(fā)中的重要手段之一，由于稀土元素具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，會起到細化組織及凈化合金的作用，進而改善 TiAl基合金的室

2、溫塑韌性，這對促進 TiAl基合金的實際應(yīng)用具有重要理論和實際意義。
　　本文通過在不同含Nb量的Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金中添加稀土Er元素，利用真空非自耗鎢極電弧熔煉爐制備出不同 Er含量的鈕扣錠，研究了Er對其凝固枝晶組織細化的影響。通過Miedema合金生成熱模型計算了鈕扣錠各組元之間的生成熱、活度及活度系數(shù)，預(yù)測了合金中可能存在的組成相，并結(jié)合掃描電鏡及能譜分析研究了Ti-47Al-(2,6,10)Nb-x

3、Er(x=0.2,0.4,0.8,1.0)合金鈕扣錠顯微組織形貌及元素和析出相的分布情況。通過壓縮、維氏硬度和斷裂韌性的測試，分析了Er對Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金力學(xué)性能的影響。
　　隨著 Er含量的增加，Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金的粗大柱狀樹枝晶組織變得更為細長、致密，有向著等軸晶過渡的趨勢，整體而言三種 Nb含量合金的一次枝晶間距均隨 Er含量的增加而下降，同時二次枝晶變得更加的發(fā)達。對于Ti-4

4、7Al-2Nb合金，當Er含量為0.2at.％時，合金的一次枝晶間距急劇下降，細化效果非常明顯。
　　雖然Er含量不同，但 Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金析出相的形態(tài)卻基本相同，均呈現(xiàn)出圓整小顆粒狀、棒狀、長條狀以及不規(guī)則的多邊形，以彌散的形式分布在晶界或晶內(nèi)。圓整小顆粒狀的析出相多為 Er元素與 O發(fā)生內(nèi)脫氧反應(yīng)生成的Er2O3氧化物，而長條狀或者棒狀的析出相多為Al3Er相或者其與Er2O3的混合物。
　　Er

5、含量對 Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金的壓縮性能有顯著影響，其中 Ti-47Al-2Nb-0.2Er合金具有較高的抗壓強度和較大的壓縮應(yīng)變。當Nb含量保持不變時，隨著Er含量的增加合金的顯微硬度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當Er含量從0增加到0.8at.%時，合金的斷裂韌性呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，但當Er含量從0.8at.%繼續(xù)增加到1.0at.%時，斷裂韌度卻急劇下降。
　　對比壓縮性能、維氏硬度和斷裂韌性性能指標，可以得