ti45al包晶合金定向凝固过程中流动对组织的影响

《ti45al包晶合金定向凝固过程中流动对组织的影响》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要许多重要的结构材料和功能材料在凝固过程中都存在包晶反应，因此，研究定向凝固中的包晶反应过程是非常重要的。但是，研究流动对定向凝固组织的影响作用还不深入，本文以Ti-45A1亚包晶合金为研究对象，采用电磁感应加热和液态金属冷却技术制备定向凝固试样，通过光学金相和扫描电子显微镜对不同抽拉速度和不同流动条件下的包晶组织进行初步的研究，分析流动对凝固组织的影响。首先，根据流动的液态金属在稳恒磁场中产生一个与运动方向相反的洛仑兹力，设计一套抑流装置。运用A1．Cu合金进行实验验证，发现在定向凝固过程中，外加稳恒磁场使固液界面处的温度保持恒定，不随

2、时间的推移而波动，说明在稳恒磁场的作用下，固液界面处的流动被抑制。其次，以速度为5“m／s，101xm／s和50pan／s进行抽拉，生长一定的长度后进行淬火，获得的界面形态分别是平界面，胞状界面和树枝晶界面；以速度为51an／s和10rtm／s抽拉时，发生共析转变的最终片层组织(a2．Ti3AI竹．TiAI)既存在与生长方向垂直的，也存在和生长方向平行或成450夹角的，说明先析出的晶体既有稳定相13，也有亚稳相a，并随生长速度的增大，垂直于生长方向的片层组织的体积分数增加，说明在低速生长条件下，随生长速度的增大，有利于亚稳a相作为初生相析出

3、；当抽拉速度为50rtm／s时，初生相全部为稳定B相。最后，通过不同厚度的石墨套屏蔽磁场和外加稳恒磁场来抑制液态金属的流动，以50rtm／s的速度进行抽拉，研究不同流速下的宏观定向效果和微观组织演化。实验发现，随石墨套厚度的增加和试样直径的减小，宏观组织发生了从枝晶的侧向生长向平行生长方向的柱状晶转变。在直接感应加热的条件下，宏观枝晶从两侧向中心汇集生长，且晶粒短小，而当石墨套厚度增加到5mm，试样直径由原来的7mm减小到4mm时，宏观的柱状枝晶和生长方向平行，且连续生长。通过观察微观组织，进入稳态后，稳定的B相为初生相以枝晶生长，且片层间

4、距随流动鲋增强而减小；外加稳恒磁场后，流动被抑制，从淬火界面可以发现枝晶生长平齐，生长速度保持一致，凝固的微观组织为两相交替生长的不规则带状组织。关键词：Ti．45A1包晶合金，包晶反应，定向凝固，抽拉速度，稳恒磁场，流动，微观组织ABSTRACTItisveryimportanttostudytheprocessofperitecticreactioninthedirectionalsolidificationsinceitWaSinvolvedinsolidificationofmanystructuralmaterialsandfun

5、ctionalmaterials．Inthispaper,thedirectionalsolidifiedsamplesofTi-45A1hypoperitecticwerepreparedusingelectromagneticinductionheatingandliquidmetalcoolingtechnique．Thestructuresobtainedatdifferentwithdrawingvelocitiesanddifferentconvectionwereobservedandanalyzedbyopticalmicr

6、oscopyandSEM．．Theinfluenceofconvectiononthesolidificationstructureswasalsoanalysed．Firstly,asetofsystemwhichcansupressfluidflowwasdesignedandmachinedaccordingtorunningliquidmetalCanformanoppsitedirectionalappliedforceinsteadymagneticfield．Experimentonimpositionstaticmagnet

7、icfieldwagperformedbyAI·Cualloy．andfotmdthattemperatureisinvariable，whichindicatedthesteadymagneticfieldCansupressconvectionofliquidmetalatsolid／liquidinterface，Secondly'quenchedinterfacemorphologiesa肥planarinterface．cellularinterfaceanddendriteinterfacerepectively,whendra

8、wingvelocityis5rtm／s，10“m／sand50“m／s．Theangelbetweenthelamellarboundaries(a2-Ti3AL／1,一TiA