真空吸鑄TiAl基合金組織研究

葉喜蔥， 蘇彥慶， 郭景杰， 張麗紅

(1.三峽大學機械與材料學院，湖北宜昌443002;2.哈爾濱工業大學材料科學與工程學院，哈爾濱150001;3.三峽大學醫學院，湖北宜昌443002)

近幾十年來，TiAl基合金作為下一代新型輕質高溫結構材料引起了國內外學者的廣泛關注［1～5］，并在航空航天領域得到大量應用。據NASA估計，到2020年航空發動機材料總量的20%～25%將是TiAl基合金。TiAl基合金突出優點是:具有相對低的密度，比目前使用的耐高溫材料—高溫鎳基合金密度小50%以上;具有較高的比強度和比彈性模量，在高溫時仍能保持足夠高的強度和剛度;具有良好的抗蠕變及抗氧化能力。

但室溫塑性差、加工成形能力不足制約了TiAl基合金在各個領域的應用，因此，TiAl基合金的制備加工技術成為航空航天發展的核心問題［6］。迄今為止，已有多種成型方法應用到TiAl基合金件成形工藝中，如:粉末冶金［7］，定向凝固［8］，鑄錠冶金［9］，離心鑄造［10］，熔模鑄造［11］，反重力低壓鑄造［12］等。由于金屬間化合物在室溫下幾乎沒有延性，難以加工成型，因此研究者將研究重點集中在TiAl基合金鑄造近凈成型技術上，以降低零件的成本。由于TiAl基合金熔體本身黏度大、流動性差、且在高溫條件下容易和其他物質發生化學反應，導致TiAl基合金熔體的鑄造性能較差。為了獲得質量良好的構件，尤其對于復雜薄壁構件，在上述鑄造成型過程中，合金液要具有較高的過熱度，且鑄型預熱溫度也要求很高。如K.Liu［13］在研究TiAl基排氣閥離心鑄造中提出，合金液的過熱度越高，則充填率越好，當合金的過熱度達到180℃，鑄件充型良好。……