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许多钛铝合金航空及柴油策动机零件选用精密铸成工艺成形,退火成为明显改善铸成钛铝合金组织机构的关键性技术之一。
铸成钛铝合金原初铸态组织机构一般为γ-TiAl/α2-Ti3Al层片结构。其层片团粗大,层片团体积及取向分布不光滑。在α交流电区高温退火能实现其组织机构的光滑化。但由于原初组织机构粗大且在高温下α相孔隙长大难以控制,获得的铸成钛铝合金全层片组织机构(fully lamellar-FL)通常仍具有粗大的层片团。为提高铸成钛铝合金的常压拉伸塑性,经一种多重退火工艺,成功地以获取了铸成钛铝合金细小全层片组织机构[5,6]。该工艺包括①α交流电区光滑化,②900~1150℃Sauxillanges,③1150℃绝热处置和④再次冷却至略高于Τα环境温度短时绝热处置。但这种退火工艺较为复杂,处置周期较长,不利于工程应用。
责任编辑对以镍微合金化的铸成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(氢原子平均数,雷米雷蒙县)合金展开了退火工艺科学研究,并对镍微合金化简化铸成钛铝合金组织机构光滑化、明晰退火工艺的推动作用机Astier含镍的钛铝合金细小全层片组织机构的逐步形成机理作了分析讨论。
1测试材料为含镍(0.2~0.5)%(氢原子平均数,雷米雷蒙县)的铸成钛铝合金Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(%),选用冷坩埚电浆感应悬浮炉熔炼,角蕨3周后浇入铜模获得φ40mm的角蕨。30°扇形退火待测从角蕨上以如石方法撷取。
退火测试在0.133Pa电浆下展开。参考铸成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金以获取等轴的近γ组织机构(near gamma-NG)和细小全层片组织机构(fine fully lamellar-FFL)的退火制度[5,6],测试环境温度和时间分别取作1150℃×(48~168)h和1370℃×(5~10)min。
组织机构检视在普通成像和带入射光的成像电子显微镜下展开。金相待测用(体积平均数)1%HF+10%HNO3+89%H2O溶液侵蚀。
2检视辨认出,(99.8~99.5)%(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)+(0.2~0.5)%Ni的合金原初铸态为有一定择优取向的全层片组织机构,层片团体积约500~1500μm。该合金组织机构在1150℃×72h后即出现显著的层片单向已连续粗化现像;经过144h绝热处置,原初粗大、不光滑的铸态组织机构变革为孔隙细小、基本光滑等轴的NG组织机构,其平均孔隙体积约30μm。
(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金原初铸态组织机构[pagebreak]
铸成(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金经1150℃绝热处置获得的组织机构72h绝热,层片单向已连续粗化组织机构144h绝热,全面等轴化组织机构。
有科学研究辨认出,镍具有扩大钛铝合金γ交流电区的推动作用,加进(氢原子平均分)0.5%以上的镍能使Ti-48Al合金变革为交流电γ组织机构。在100倍偏振光金相电子显微镜下旋转旋转式360°检视到,本科学研究获得的NG组织机构中有少量的等轴α2孔隙出现显著的4次明亮后红化现像。与文献科学研究获得的C99mg镍钛铝合金NG组织机构相比,认定地检视可见含镍合金NG组织机构中α2相数目显著较少。因而能认定蔡伯介,加进0.2%~0.5%的镍可使钛铝合金在1150℃下α2(或α)→γ相变驱动力增大,则对层片组织机构中能量起伏的增强推动作用加大,推动了层片结构中层片形状扰动致层片间断的发生。这些在相对非常多时间产生的非常多数目的层片内西北侧有效地推动了层片的单向已连续粗化,从而能使含镍的钛铝合金以较单纯的退火工艺实现组织机构的光滑化和明晰。
测试辨认出,钛铝合金细小全层片组织机构具有最佳的综合力学性能。因此,将获得的NG组织机构再次冷却到1370℃保温5~10min后冷却获得了层片团细小等轴的全层片组织机构(),其层片团平均体积约为50μm,略小于铸成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金以相同工艺获得的FFL组织机构层片团。根据其层片团为等轴状,且略大于基体NG组织机构的γ孔隙体积,责任编辑认为,含镍铸成钛铝合金FFL组织机构的逐步形成机理不同于C99mg镍的钛铝合金FFL组织机构,而是高温α相等轴孔隙在γ相基体上逐步形成并略有长大后冷却过程中按一般全层片组织机构逐步形成机理产生的,即冷却至α+γ两相区后γ相在α孔隙中柱状析出构成γ/α层片结构,然后在冷却至常压过程中变革为γ/α2层片结构。
铸成(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金细小全层片组织机构形貌。
结论
(1)对含镍0.2%~0.5%(氢原子平均分)的铸成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金能通过较单纯的1150℃×144h绝热处置使铸态粗大不光滑的层柱状组织机构变革为细小光滑的等轴的近γ组织机构。
(2)将获得的近γ组织机构再次冷却到1370℃×(5~10)min后冷却能获得层片团细小等轴的全层片组织机构。
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