含鎳鑄造鈦鋁合金的熱處理(上)

　　鑄造鈦鋁合金原始鑄態(tài)組織一般為γ-TiAl／α2-Ti3Al層片結(jié)構(gòu)。其層片團(tuán)粗大，層片團(tuán)尺寸及取向分布不均勻。在α單相區(qū)高溫?zé)崽幚砜梢詫?shí)現(xiàn)其組織的均勻化。但由于原始組織粗大且在高溫下α相晶粒長(zhǎng)大難以控制，得到的鑄造鈦鋁合金全層片組織(fully lamellar-FL)通常仍具有粗大的層片團(tuán)。為提高鑄造鈦鋁合金的室溫拉伸塑性，經(jīng)一種多重?zé)崽幚砉に嚕晒Φ孬@取了鑄造鈦鋁合金細(xì)小全層片組織［5，6］。該工藝包括①α單相區(qū)均勻化，②900～1150℃熱循環(huán)，③1150℃等溫處理和④重新加熱至略高于Τα溫度短時(shí)等溫處理。但這種熱處理工藝較為復(fù)雜，處理周期較長(zhǎng)，不利于工程應(yīng)用。

　　本文對(duì)以鎳微合金化的鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(原子百分?jǐn)?shù)，下同)合金進(jìn)行了熱處理工藝研究，并對(duì)鎳微合金化簡(jiǎn)化鑄造鈦鋁合金組織均勻化、細(xì)化熱處理工藝的作用機(jī)理及含鎳的鈦鋁合金細(xì)小全層片組織的形成機(jī)理作了分析討論。

　　1試驗(yàn)材料為含鎳(0.2～0.5)%(原子百分?jǐn)?shù)，下同)的鑄造鈦鋁合金Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr(%)，采用冷坩堝真空感應(yīng)懸浮爐熔煉，重熔3次后澆入銅模得到φ40mm的鑄錠。30°扇形熱處理試樣從鑄錠上用線切割方法截取。

　　熱處理試驗(yàn)在0.133Pa真空下進(jìn)行。參考鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr合金獲取等軸的近γ組織(near gamma-NG)和細(xì)小全層片組織(fine fully lamellar-FFL)的熱處理制度［5，6］，試驗(yàn)溫度和時(shí)間分別取為1150℃×（48～168)h和1370℃×（5～10)min。

　　組織觀察在普通光學(xué)和帶偏振光的光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行。金相試樣用(體積百分?jǐn)?shù))1%HF＋10%HNO3＋89%H2O溶液侵蝕。

　　2觀察發(fā)現(xiàn)，(99.8～99.5)%(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)＋(0.2～0.5)%Ni的合金原始鑄態(tài)為有一定擇優(yōu)取向的全層片組織，層片團(tuán)尺寸約500～1500μm。該合金組織在1150℃×72h后即出現(xiàn)明顯的層片分段連續(xù)粗化現(xiàn)象；經(jīng)過144h等溫處理，原始粗大、不均勻的鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я＜?xì)小、基本均勻等軸的NG組織，其平均晶粒尺寸約30μm。

　　(99.8～99.5)(Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr)-(0.2～0.5)Ni(%)合金原始鑄態(tài)組織