高Nb-TiAl合金定向凝固组织片层取向研究(6)
1.4 本实验主要研究内容
我们知道，全片层组织的TiAl基合金能够表现出最佳的综合力学性能。经研究发现，具有与生长方向成0°或45°片层取向的TiAl基合金具有最优的综合力学性能。
由于β相的优先生长方向为<100>且(110)与生长方向的夹角为 0°或 45°，而从β相中析出的α相与β相具有(110)β//(0001)α的位相关系，因此，由固态相变形成的片层组织的取向与生长方向成 0°或 45°。
因此，本文对名义成分为Ti-45Al-8Nb的合金，采用光悬浮区炉及受控凝固设备在不同抽拉速率下对其进行定向凝固，以期获得与生长方向平行排列的全片层组织。同时，探索工艺参数（生长速率、温度梯度等）对定向凝固组织的影响，为后续对片层取向的控制提供有价值的参考信息。
1.5 本章小结
TiAl基合金是一种具有极大潜力的高温结构材料，而全片层组织的TiAl合金能够变相出最佳的综合力学性能。依据凝固过程中α、β、γ相的位相关系，采用全β定向凝固可以获得与生长方向成 0°或 45°的片层组织，从而提高了TiAl合金的综合性能。
2 实验过程
本文实验过程如下图所示：
图2-1实验流程图
2.1 实验的材料与试样的制备方法
根据TiAl合金相图（图2-2）可知，当Al的原子百分数在44%—48%的范围时，β相是凝固初生相。由上文可知，Nb是β相的稳定元素，加入适量的Nb可以提高TiAl合金的抗氧化性、蠕变强度，还可以改善其室温塑性。尽管如此，但加入的Nb的含量应适当。例如Nb的密度是Ti的密度的1.87倍，随着其含量的增加会导致合金的比重增加。结合上述原因，故本文采用名义成分为Ti-45Al-8Nb（at%）作为实验的材料，即能提高合金的性能，又可保持其低密度的特点。