定向凝固Ti--43Al--3Si 合金的组织演化规律 II. 稳态生长区组织演化规律

金属学报

2009, Vol. 45

Issue (3): 308-313

论文

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定向凝固Ti--43Al--3Si 合金的组织演化规律 II. 稳态生长区组织演化规律

李新中;樊江磊;郭景杰;苏彦庆;傅恒志

哈尔滨工业大学材料科学与工程学院; 哈尔滨 150001

STRUCTURE EVOLUTION OF DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Ti--43Al--3Si ALLOY II. Microstructure Evolution in the Steady--State Growth Region

LI Xinzhong;FAN Jianglei;GUO Jingjie;SU Yanqing;FU Hengzhi

School of Materials Science and Engineering; Harbin Institute of Technology; Harbin 150001

引用本文:

李新中樊江磊郭景杰苏彦庆傅恒志. 定向凝固Ti--43Al--3Si 合金的组织演化规律 II. 稳态生长区组织演化规律[J]. 金属学报, 2009, 45(3): 308-313.
, , , , . STRUCTURE EVOLUTION OF DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Ti--43Al--3Si ALLOY II. Microstructure Evolution in the Steady--State Growth Region[J]. Acta Metall Sin, 2009, 45(3): 308-313.

全文: PDF(1444 KB)

摘要:

分析了定向凝固Ti--43Al--3Si(原子分数, %) 合金在3---90 μm/s 的生长速度下的稳态生长区组织. 在定向凝固过程中经历下列反应: L→Ti₅Si₃, L→α+Ti₅Si₃, α→α₂(Ti₃Al)+γ(TiAl), α₂→γ+Ti₅Si₃, 其中, α 与Ti₅Si₃ 共晶是合金最显著的凝固行为. 当生长速度大于20 μm/s 时, 还出现L→γ+Ti₅Si₃. 随着生长速度增大, 稳态组织逐渐由粗胞晶向细胞晶、胞状枝晶及枝晶转变, 起稳定α相作用的Ti₅Si₃ 相由低速时分布于α相中逐渐向高速时分布于凝固γ 相中转变, 不利于该合金的引晶. 选择10 μm/s 的初始生长速度, 既能减少到达稳态生长的距离, 又能保证引晶效果.

关键词 ： Ti--43Al--3Si 合金, 定向凝固, 显微组织, 稳态生长

Abstract：

Microstructure evolutions in the steady--state growth region of directionally solidified Ti--43Al--3Si (atomic fraction, %) alloy were studied at growth rates of 3---100 μm/s. There are four main phase transitions during directional solidification: L→Ti₅Si₃, L→α+Ti₅Si₃, α→α₂(Ti₃Al)+γ(TiAl) and α₂→γ+Ti₅Si₃, especially, the eutectic reaction of α and Ti₅Si₃ is the typical solidification behavior. When the growth rate exceeds 20 μm/s, another phase transition of L→γ+Ti₅Si₃ also happens. With increase of growth rate, the steady--state growth microstructure changes from coarse cells to fine cells, to cellular dendrites and then to dendrites. The Ti₅Si₃ phase stabilizing $\alpha$ phase distributes in the α matrix at a low growth rate, and in the solidified γ matrix at a relatively high growth rate, which is unfavorable in seeding. When the growth rate is 10 μm/s, the distance needed to reach steady--state region becomes shorter, which is favourable in seeding for the present alloy.

Key words： Ti--43Al--3Si alloy directional solidification microstructure steady--state growth

收稿日期: 2008-08-29

ZTFLH:

TG249.9

基金资助:

国家自然科学基金项目50771041 和50801019, 中国博士后基金项目20080430909 以及哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划项目HITQNJS.2008.018 资助

作者简介: 李新中, 男, 1979 年生, 讲师

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