热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

　　TiAl 基金属间化合物已成为重要的新型高温结构材料之一，由于其低密度、高温高强度、高硬度以及良好的抗氧化性等突出优势，具备了广阔的应用前景与发展潜力[1-4]。但是一般TiAl合金的铸造组织为粗大的α2/γ层片状组织。大量研究已表明，要使合金获得良好的力学性能，必须首先得到均匀、细小的全层片状组织或双相组织。本文研究了热处理制度对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B(原子分数)铸造合金显微组织的影响，以此寻求能有效细化铸造TiAl 合金组织的热处理途径，并进一步提高其力学性能。

　　1 实验材料及方法

　　实验所用合金材料由英国伯明翰大学提供，成分为Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金(原子分数)，经二次真空电弧重熔， 然后利用冷壁坩埚磁悬浮熔炼炉在保护气氛中重熔，制成准100mm的铸锭，随后在1260℃进行4h热等静压处理，最后随炉冷却。将此试样定义为原始试样。采用圆柱状拉伸和持久试样，测试部分尺寸为准3.99mm×23mm。室温和高温拉伸实验在WDW3100微机控制电子万能试验机上进行，应变速率为0.7×10^-4/s，高温拉伸温度为700℃。得到应力-应变曲线，从应力-应变曲线上求出最大抗拉应力(TS)，断裂时的塑性伸长率(EI)。在RDW5050型电子式蠕变持久试验机上进行700℃时的持久实验。其中持久应力分别取三个样品在700℃时抗拉强度的85%。微观组织的观察在ZEISS公司的AXIOIMANG-ER.A1M 金相显微镜上进行。

　　在STA449C型热分析仪上进行的相变点的测试。得到加热时反应α2+γ→α+γ的转变温度，即Te=1140℃，反应α+γ→α的转变温度，即Tα=1270℃。

　　热处理在CGWX-1600A型超高温箱中进行的。根据上述相变点数据确定5种热处理工艺：HT1#热处理工艺：以30℃/min 的速率从室温加热到1200℃，保温4h后以5℃/min 的速率冷却至900℃，保温5h后炉冷。

　　HT2#热处理工艺2：以5℃/min 的速率加热到1150℃，保温48h后以5℃/min 的速率冷却到900℃，保温5h后炉冷。HT3#热处理工艺：以30℃/min 的速率从室温加热到1000℃，保温24h 后空冷至室温，再以30℃/min的速率加热至1350℃，保温5min后空冷至室温，最后以30℃/min 的速率加热到900℃，保温6h，炉冷。HT4#热处理工艺： 以5℃/min 的速率加热到1150℃，保温100h后以5℃/min 的速率冷却到900℃，保温5h 后炉冷。HT5#热处理工艺：以50℃/min 的速率从室温加热到900℃，保温2h后以50℃/min 的速率再加热到1140℃，保温2h以50℃/min 的速率冷却至900℃，保温2h后再以50℃/min 的速率加热到1140℃，保温2h，以50℃/min 的速率冷却到900℃，保温2h，以50℃/min 加热到1140℃，保温2h，以50℃/min的速率冷却至900℃，保温2h后炉冷。