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B和La及Ce对Ti44Al6Nb合金组织和力学性能的影响

马志坤  
【摘要】:本文通过在Ti44Al6Nb合金中加入不同量的B及稀土元素La、Ce制备了不同的高铌钛铝合金锭,研究这些锭的组织和性能,获得了B、La和Ce对Ti44Al6Nb合金凝固组织和力学性能的影响规律和影响机理,得到了具有较好组织和性能的高铌合金成分。 表面质量最好的是添加B的合金,其次是添加Ce的合金,而La的含量越多合金表面质量越不好。 对Ti44Al6Nb的显微组织研究表明,其组织几乎均为细小的等轴晶组织。其中加入B的Ti44Al6Nb组织与原组织相比晶粒非常细小,细化效果最为明显,且随B含量的增加,晶粒尺寸由1143 m减小到88 m,而且组织均为等轴晶。B通过异质形核达到细化作用。加入稀土元素后La后组织由两相也转化为等轴晶,当La含量在0.9 at %时细化效果最好。添加Ce时,随着Ce的增加Ti44Al6Nb合金晶粒尺寸由1421 m减小到648 m。La和Ce都具有阻碍晶粒长大,在结晶前沿形成成分过冷增加形核动力而达到细化目的。添加La和B共同作用时,随着La和B增加,Ti44Al6Nb合金组织细化也非常明显且越来越细小;添加La和Ce虽然对Ti44Al6Nb合金组织有细化效果,但是当La为1.2 %,Ce为0.2%时晶粒反而粗大了。 分别测试了添加不同含量的B及稀土合金元素La、Ce的Ti44Al6Nb的原始铸态的压缩性能,证明了B及稀土元素La的添加对其韧性和塑性有很大的提高。特别是含硼合金中,极限压缩强度可以达到2030.50 MP,压缩率最高可达到30%。而Ce对Ti44Al6Nb合金的塑性和韧性没有太大的改善。扫面电镜断口分析表明含B和La合金中以穿晶断裂为主,含Ce合金的断裂方式是解理断裂。


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