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許多鈦鋁合金航空及柴油策動機零件選用精密鑄成工藝成形,退火成為明顯改善鑄成鈦鋁合金組織機構的關鍵性技術之一。
鑄成鈦鋁合金原初鑄態組織機構一般為γ-TiAl/α2-Ti3Al層片結構。其層片團粗大,層片團體積及取向分布不光滑。在α交流電區高溫退火能實現其組織機構的光滑化。但由于原初組織機構粗大且在高溫下α相孔隙長大難以控制,獲得的鑄成鈦鋁合金全層片組織機構(fully lamellar-FL)通常仍具有粗大的層片團。為提高鑄成鈦鋁合金的常壓拉伸塑性,經一種多重退火工藝,成功地以獲取了鑄成鈦鋁合金細小全層片組織機構[5,6]。該工藝包括①α交流電區光滑化,②900~1150℃Sauxillanges,③1150℃絕熱處置和④再次冷卻至略高于Τα環境溫度短時絕熱處置。但這種退火工藝較為復雜,處置周期較長,不利于工程應用。
責任編輯對以鎳微合金化的鑄成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(氫原子平均數,雷米雷蒙縣)合金展開了退火工藝科學研究,并對鎳微合金化簡化鑄成鈦鋁合金組織機構光滑化、明晰退火工藝的推動作用機Astier含鎳的鈦鋁合金細小全層片組織機構的逐步形成機理作了分析討論。
1測試材料為含鎳(0.2~0.5)%(氫原子平均數,雷米雷蒙縣)的鑄成鈦鋁合金Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(%),選用冷坩堝電漿感應懸浮爐熔煉,角蕨3周后澆入銅模獲得φ40mm的角蕨。30°扇形退火待測從角蕨上以如石方法擷取。
退火測試在0.133Pa電漿下展開。參考鑄成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金以獲取等軸的近γ組織機構(near gamma-NG)和細小全層片組織機構(fine fully lamellar-FFL)的退火制度[5,6],測試環境溫度和時間分別取作1150℃×(48~168)h和1370℃×(5~10)min。
組織機構檢視在普通成像和帶入射光的成像電子顯微鏡下展開。金相待測用(體積平均數)1%HF+10%HNO3+89%H2O溶液侵蝕。
2檢視辨認出,(99.8~99.5)%(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)+(0.2~0.5)%Ni的合金原初鑄態為有一定擇優取向的全層片組織機構,層片團體積約500~1500μm。該合金組織機構在1150℃×72h后即出現顯著的層片單向已連續粗化現像;經過144h絕熱處置,原初粗大、不光滑的鑄態組織機構變革為孔隙細小、基本光滑等軸的NG組織機構,其平均孔隙體積約30μm。
(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金原初鑄態組織機構[pagebreak]
鑄成(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金經1150℃絕熱處置獲得的組織機構72h絕熱,層片單向已連續粗化組織機構144h絕熱,全面等軸化組織機構。
有科學研究辨認出,鎳具有擴大鈦鋁合金γ交流電區的推動作用,加進(氫原子平均分)0.5%以上的鎳能使Ti-48Al合金變革為交流電γ組織機構。在100倍偏振光金相電子顯微鏡下旋轉旋轉式360°檢視到,本科學研究獲得的NG組織機構中有少量的等軸α2孔隙出現顯著的4次明亮后紅化現像。與文獻科學研究獲得的C99mg鎳鈦鋁合金NG組織機構相比,認定地檢視可見含鎳合金NG組織機構中α2相數目顯著較少。因而能認定蔡伯介,加進0.2%~0.5%的鎳可使鈦鋁合金在1150℃下α2(或α)→γ相變驅動力增大,則對層片組織機構中能量起伏的增強推動作用加大,推動了層片結構中層片形狀擾動致層片間斷的發生。這些在相對非常多時間產生的非常多數目的層片內西北側有效地推動了層片的單向已連續粗化,從而能使含鎳的鈦鋁合金以較單純的退火工藝實現組織機構的光滑化和明晰。
測試辨認出,鈦鋁合金細小全層片組織機構具有最佳的綜合力學性能。因此,將獲得的NG組織機構再次冷卻到1370℃保溫5~10min后冷卻獲得了層片團細小等軸的全層片組織機構(),其層片團平均體積約為50μm,略小于鑄成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金以相同工藝獲得的FFL組織機構層片團。根據其層片團為等軸狀,且略大于基體NG組織機構的γ孔隙體積,責任編輯認為,含鎳鑄成鈦鋁合金FFL組織機構的逐步形成機理不同于C99mg鎳的鈦鋁合金FFL組織機構,而是高溫α相等軸孔隙在γ相基體上逐步形成并略有長大后冷卻過程中按一般全層片組織機構逐步形成機理產生的,即冷卻至α+γ兩相區后γ相在α孔隙中柱狀析出構成γ/α層片結構,然后在冷卻至常壓過程中變革為γ/α2層片結構。
鑄成(99.8~99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2~0.5)Ni(%)合金細小全層片組織機構形貌。
結論
(1)對含鎳0.2%~0.5%(氫原子平均分)的鑄成Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金能通過較單純的1150℃×144h絕熱處置使鑄態粗大不光滑的層柱狀組織機構變革為細小光滑的等軸的近γ組織機構。
(2)將獲得的近γ組織機構再次冷卻到1370℃×(5~10)min后冷卻能獲得層片團細小等軸的全層片組織機構。
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