微量B元素對鑄造Ti2AlNb合金組織與力學性能的影響

張健，張熹雯，劉瑞平，王紅衛(wèi)，馬雄，駱晨，梁曉波，張建偉，張繼

微量B元素對鑄造Ti2AlNb合金組織與力學性能的影響

張健1,2，張熹雯2,3，劉瑞平1，王紅衛(wèi)2,3，馬雄2,3，駱晨2,3，梁曉波2,3，張建偉2,3，張繼2,3

（1.中國礦業(yè)大學（北京） 機電與信息工程學院，北京 100083；2.北京鋼研高納科技股份有限公司，北京 100081；3.高溫合金新材料北京市重點實驗室，北京 100081）

研究微量B元素對鑄造Ti2AlNb合金組織和力學性能的影響，優(yōu)選出適合鑄造工藝的Ti2AlNb合金成分，為推進鑄造Ti2AlNb合金的應用提供理論和數(shù)據(jù)支撐。以Ti–22Al–25Nb（原子數(shù)分數(shù)，下同）、Ti–22Al–24Nb–0.1B、Ti–22Al–24Nb–0.2B合金為研究對象，采用光學顯微鏡、掃描電鏡研究不同B含量合金鑄態(tài)、熱等靜壓態(tài)的宏、微觀組織及析出相形態(tài)。采用XRD分析合金的物相組成，室溫拉伸性能測試評價力學性能，通過掃描電鏡觀察拉伸斷口，分析微量B元素對力學性能產(chǎn)生影響的原因。添加微量B元素可以明顯細化Ti–22Al–25Nb合金的晶粒尺寸，隨著B元素原子數(shù)分數(shù)增加至0.2%，晶粒尺寸由958 μm減小至548 μm。B元素在合金中主要以固溶態(tài)、TiB和TiB2針片狀析出相形式存在，隨著B含量的增加，硼化物長度和厚度尺寸略微增加、體積分數(shù)由0.3%增加至0.8%。0.1B合金的室溫屈服強度、抗拉強度和伸長率與原合金水平相當，0.2B合金的屈服強度提升，但其抗拉強度和伸長率均降低。斷口分析顯示，0.2B合金塑性降低是硼化物增多、集中分布引起脆性斷裂所致。綜合B元素對流動性的改善效果，優(yōu)選出適合鑄造工藝的合金成分為Ti–22Al–24Nb–0.1B。

鑄造Ti2AlNb合金；微觀組織；力學性能；硼化物

Ti2AlNb合金具有密度低、比強度高和抗氧化性好等優(yōu)點，被視為目前最具潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料之一，有望替代高溫合金應用于先進航空發(fā)動機靜子葉環(huán)、機匣等部件，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重目的[1-6]。……