微量Zr在铸造TiAl合金层片组织的分布特征

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1、制造技术研究2015年6月第3期微量Zr在铸造TiAl合金层片组织的分布特征骆晨夏冰朱春雷李胜张继（钢铁研究总院高温材料研究所，北京100081）摘要：采用电子探针，研究了0.2at%Zr在铸造Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr（at%）合金层片组织的分布特征，并结合合金热等静压前后状态的组织观察，探索微量Zr提高铸造TiAl合金层片组织的持久性能的机理。结果表明：铸态层片组织Zr元素主要以两种浓度范围分布，其中0.047%～0.77%（mt%）浓度的Zr元素占总含量的92.3%，均匀分布于基体，而含量6.5%的0.77%～1.5%（

2、mt%）浓度的Zr元素偏析在富Al的γ偏析区，形成枝晶偏析形貌。添加微量Zr，热等静压组织中等轴γ晶粒析出的体积分数由8%减少到3%，平均晶粒尺寸由44μm减少到25μm。微量Zr在层片组织富Al区域的偏析阻碍了热等静压过程中Al元素的扩散，抑制了等轴γ晶粒的析出和长大，是Zr提高铸造TiAl合金持久寿命的重要因素。关键词：TiAl合金；铸造层片组织；微量Zr；偏析DistributionofMinorZrinCastTiAlAlloyLamellarMicrostructureLuoChenXiaBingZhuChunleiLiSheng

3、ZhangJi(CentraIronandSteelResearchInstitute,Beijing100081)Abstract：Thedistributionof0.2at%ZrincastalloyTi-47.5Al-2.5V-1.0Cr(at.%)lamellarmicrostructurewasinvestigatedbyelectronprobemicroanalyzer,andcombinedwiththehotisostaticpressingmirostructureanalysis,themechanismthatmi

4、norZrimprovedthecreeprupturepropertiesonTiAlalloylamellarmicrostructurehavebeenstudiedrespectively.ResultsshowthatZrelementsmainlydistributedtwokindsofconcentrationinthelamellarmicrostructure,theconcentrationof0.047%～0.77%(mt%)accountedfor92.3%ofthetotalamountofZrelement,u

5、niformlydistributedinthematrix,whiletheconcentrationof0.77%～1.5%(mt%)accountedfor6.5%practicalsegregatedintheAlsegregationarea,formedthedendriticsegregationmorphology.Inhotisostaticpressingtreatment,addingZrreducedthevolumefractionoftheprecipitationofequiaxedgammagrainfrom

6、8%to3%,reducedtheaveragegrainsizefrom44μmto25μm.MinorZrsegregatedintheAlsegregationarea,hinderedthediffusionofAlelementinhotisostaticpressingprocess,suppressesedequiaxedgammagrainprecipitationandgrowingup,whichisaimportantreasonforZrimprovingthecreeprupturelifeofcastTiAlal

7、loylamellarmicrostructure.Keywords：castTiAlalloy；lamellarmicrostructure；minorZr；segregation1引言天飞行器发动机通过结构减重实现性能提升，被公认为新一代轻质高温结构材料。其中铸造TiAl合金全层金属间化合物TiAl合金具有低密度，高强度、良片组织有良好的塑性和强度组合，断裂韧性和抗蠕变[1，2]好的抗氧化、抗蠕变性能等突出特点，有助于航空航性能较高，颇具工程化应用前景。TiAl合金中通基金项目：国家973资助项目（2011CB605503）。作者简介：

8、骆晨（1987-），硕士，材料学专业；研究方向：铸造TiAl合金。收稿日期：2015-05-254制造技术研究航天制造技术常添加微量元素来优化综合性能，而这些微量元素的所示，层片