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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
TiA1基金属间化合物有可能代替部分镍基高温合金，成为推重比10以上涡轮发动机高压压气机叶片、低压涡轮导向叶片及机匣等部件的候选材料。细化晶粒尺寸是提高TiAl合金室温塑性的关键。硼是细化γ-TiAl合金晶粒的有效元素，但在细化合金晶粒的同时，因为生成的硼化物成为新的裂纹源，又对合金的塑性产生了不利影响。在保证细化效果的同时，控制硼化物的尺寸和形态，对于改善合金的性能至关重要。本文研究了硼含量和冷却速度对Ti-47Al-2Cr-2Nb-xB合金晶粒细化效果、硼化物形态和尺寸的影响规律，分析了B细化TiAl合金的机制，提出了控制硼化物形态和尺寸的方法。 真空磁悬浮感应熔炼制备的具有四种壁厚(2mm、5 mm、10 mm和20 mm)的Ti-47Al-2Cr-2Nb-xB十字铸件，当硼含量为0.15%时，四个侧板均为柱状晶组织，细化效果不明显；当硼含量为0.8%时，四个侧板边缘是细小的柱状晶组织，而中心是等轴晶组织；当硼含量为1.5%时，四个侧板都是等轴晶组织。壁厚越薄，冷却速度越大，细化效果越好。硼化物形态取决于硼含量，随着硼含量增加，硼化物由弯曲条带状变成短棒状和片状。硼化物尺寸和硼含量及冷却速度有关，对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B铸件，随冷却速度降低而递减；对于Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B铸件，受冷却速度影响不明显。对于定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb-xB合金，当抽拉速度是5mm/min时，硼含量是0.15%时，合金稳态生长区的组织是平行于生长方向的柱状晶，组织不细化。当硼含量是0.8%、1%和1.5%时，合金稳态生长区的组织是等轴晶，组织细化，合金稳态生长区的晶粒尺寸随硼含量增加而减小。合金中硼化物的种类随着硼含量增加而改变，硼含量是0.15%时，合金中硼化物是弯曲薄片状的次生TiB2；硼含量是0.8%和1%时，合金中同时存在长针状的TiB和点状和短棒状的TiB2；硼含量是1.5%时，合金中只有点状和短棒状的TiB2。硼含量还影响了合金的凝固路径。抽拉速度对定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B和Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B合金的影响不同。抽拉速度的变化改变了定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B合金的凝固路径，从而影响了稳态定向凝固生长区的晶粒细化效果和硼化物形态和尺寸。随着抽拉速度增加，定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.8B合金稳态生长区的宏观组织由等轴晶变成柱状晶，细化作用消失。硼化物的种类和形态都随抽拉速度的变化而改变。当抽拉速度在0.36～60mm/min变化时，Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B合金的宏观组织均为等轴晶，随着抽拉速度增加，晶粒尺寸减小。当抽拉速度小于60mm/min 时，Ti-47Al-2Cr-2Nb-1.5B合金中的硼化物均为TiB2，在各抽拉速度下均为先析出相，但抽拉速度加快会抑制初生TiB2的析出，当抽拉速度达到60mm/min时，合金中出现次生TiB2。当抽拉速度是0.36mm/min时，合金先析出基体相均为α相，而在其它抽拉速度下，合金先析出基体相均为β相。在定向凝固实验的基础上，分析了硼对TiAl合金的晶粒细化机制和细化效果的影响的因素。凝固路径是影响细化效果的最重要因素，同时也决定硼的细化机制。对于凝固过程中不发生包晶反应，α相是通过单一β相经固态转变而成的合金，硼的细化机制是在固态相变β→α过程中，促进了α相形核。对于凝固过程中发生包晶反应的合金，硼细化晶粒存在两种机制，第一种是硼化物促进了包晶α相从枝晶间的液相析出，起到促进α相形核的作用，这种机制既需要足够的硼含量，也需要合适的抽拉速度；第二种TiB2是初生相，促进了β相形核，细化了β相，由β相经包晶反应形成的α相也因此细化。这种细化机制需要高的硼含量。两种机制之间存在临界硼含量，高于此临界值，合金是第二种细化机制，反之则是第一种机制。 改善硼化物的形态可以采用控制冷却速度和近液相线等温处理两种方法。控制冷却速度方法的关键是找到合适的冷却速度，既能保证析出的硼化物尺寸合适，又不至于使铸件的晶粒尺寸增大。借助带有液态金属冷却的定向凝固技术来实现TiAl合金的近液相线等温处理。具体的方法是将母合金加热至近液相线温度，保温一定的时间后，进行快速抽拉，保温时间和抽拉速度是需要考虑的重要工艺条件。 |
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发表于 2022-9-20 20:19:01
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