凝固速率对TiAl合金取向微观组织的影响(4)
如上所述，Ti-Al合金显微组织的片层取向一定程度决定其力学性能。因此，为了获得良好的力学性能控制Ti-Al合金显微组织的片层取向就具有重要的意义。研究片层取向必须先搞清楚片层的构成，如前所述可知，片层组织由γ和α2构成，γ相和α2相是由相变得到的，如前面所分析的相变过程。然而相变的初始凝固相对于γ和α2的形成过程有影响。一般，当β相为初生相时，根据图1.4[28]所示，生长方向为竖直，体心立方结构的β相将会沿着图中两个面的方向生长，因而呈0°或45°；当α相为初生相时，密排吹冰方结构的α相使平行的生长方向与最终的片层组织垂直。可以看出初生相不同对应的片层取向也不同[33]，而另外一种方法就是籽晶法，选择一种材料来作为原始的生长方向的模版，使最终得到的组织的片层取向与原始材料的片层取向相同。
图1.4 分别以α和β为初生相时的片层取向[28]
（a）α相，（b）β相
1.3.2.1 籽晶法定向凝固
如前所述，籽晶法是一种控制定向凝固合金片层取向的方法。通常是制备取向良好的全片层组织的理论基础[34]。籽晶法就是一种类似种子的方法，选取具有择优取向的使最终微观片层组织及取向与籽晶保持一致，并平行于生长方向。根据位向关系要想实现籽晶法，必须要控制α先析出相的取向。杨慧敏等[35]研究表明，籽晶材料的选择必须满足一定的条件，其中较重要的就是α相必须为初生相，并且其取向与生长方向的夹角应为90°。同时必须强制α相沿着籽晶方向生长，而该方向为非择优取向[33]，如图1.5所示[36]。用籽晶材料先制备出90°片层取向的合金铸锭，截取其一小部分将其倒转90°，再利用光学浮区法进行定向凝固。最终可以获得具有与籽晶取向保持一致的片层组织。
目前David 等[37]采用成分为Ti-43Al-3Si的α籽晶，采用光学浮区法，对成分范围45-49Al的合金进行定向凝固。结论如下：β相如果想领先于α相形核和长大，必须控制Al含量，以及生长速率在一个合适的区间。
丁贤飞等人[38]利用籽晶法的原理，尝试了另外一种方法来控制组织的片层取向。他们选用了控制β相为先析出相得到籽晶材料，这次不是调整90°而是将试棒翻转180°，最终也可以得到与原来籽晶材料取向相同的片层组织。