硼和超聲波對Ti42Al6Nb2.6C0.8Ta合金組織性能耦合作用機制研究

陳瑞潤，周靈燕，方虹澤，楊小康，丁宏升，郭景杰

硼和超聲波對Ti42Al6Nb2.6C0.8Ta合金組織性能耦合作用機制研究

陳瑞潤1,2，周靈燕2，方虹澤2，楊小康2，丁宏升2，郭景杰2

（1.山東科技大學 材料科學與工程學院，山東 青島 266500；2.哈爾濱工業大學 材料科學與工程學院，哈爾濱 150001）

為了揭示超聲輔助熔鑄下硼（B）和超聲波的耦合細化機制及其強化機制，研究Ti42Al6Nb2.6C0.8Ta?B合金的相組成、片層團尺寸、元素分布、析出相的種類和形貌、壓縮性能及相應機制。在氬氣氣氛保護下用真空非自耗電弧對合金進行熔煉，然后通過超聲設備重熔引入超聲波，超聲電流恒定，超聲作用時間為100 s。隨后對合金組織進行掃描電鏡觀察和相組成分析，并測試其室溫壓縮性能。TiAl合金中硼化物的種類和含量得到了調控，片層團尺寸從30.3 μm降低到16.6 μm，β穩定元素的偏析減少，B2相含量降低。合金壓縮性能大幅度提高，壓縮強度從1 701 MPa增加到2 176 MPa，壓縮率從25.5 %增加到32.6 %。B元素引起的成分過冷、異質形核質點的增加和超聲波對初生相的破碎三者共同作用，細化了合金的組織。顯微組織細化、Nb和Ta的固溶、棒狀硼化物含量的增加和B2相含量的降低是壓縮性能提高的主要原因。

TiAl合金；超聲處理；硼化物；組織演變；力學性能

隨著現代飛行器的高速發展，650～1 000 ℃工作溫度下結構件的減重工作尤為重要，航天飛機質量每減少1 kg，經濟效益提高將近10萬美元。鈦鋁合金（TiAl）具有密度低、比強度高等諸多優點[1-2]，是替代低壓渦輪鎳基高溫葉片的減重合金之一。但其室溫性能，如室溫塑性和加工性還有待提高。……