TiAl合金的密度較低、比強度和比模量高以及高溫抗蠕變和抗氧化性能優異,還具有良好的物理性能和特殊的力學和機械性能,廣泛應用于汽車工業及航空航天等領域[1~3]
但是,TiAl金屬間化合物的室溫塑性和斷裂韌性不足[4,5]
電流凝固技術因無污染和操作簡便,受到了極大的關注[6~14]
國內外學者用電流控制金屬和合金的凝固過程,如低熔點金屬純Al及其合金以及Pb-Sn等合金,較高熔點的金屬如鑄鐵及高溫合金等,取得了一定的效果[15~24]
結果表明,電流不但使晶粒細化和減小枝晶間距,還能提高定向凝固過程中的界面穩定性和控制其晶體取向[25~32]
Cr-Nb系TiAl基合金具有良好的塑性和強度,是較為成熟的TiAl基合金
控制TiAl基合金的片層取向以及片層取向的比例,可提高其室溫塑性
本文施加脈沖電流進行高熔點、高活性的亞包晶Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb基合金的定向凝固,研究脈沖電流對其凝固組織和力學性能的影響并探討組織演變的機理
1 實驗方法
使用水冷銅坩堝和真空感應熔煉爐（ISM）熔煉實驗用材料Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(原子分數,%),用線切割從TiAl合金鑄錠切取直徑為19 mm長度為130 mm的圓柱形料棒,料棒與底托通過燕尾連接
將Y2O3粉末與釔溶膠混合制備的涂料刷涂于料棒底端,再將陶瓷管緩慢套在料棒外,從頂端倒入Y2O3粉末填充陶瓷管與料棒之間的空隙,在料棒頂端同樣刷涂涂料,將直徑為2 mm的Nb絲一端與YS9000DH型輸出電源正極連接,另一端系在料棒上端裸露區域,同時將另一端與電源負極連接,插入Ga-In液中
實驗原理,如圖1所示
定向凝固實驗：用真空泵將爐內氣壓抽至5 Pa以下,然后充入Ar氣至300 Pa,重復該過程3次,最后充Ar氣使爐內氣壓保持在300 Pa
打開高頻電源加熱料棒至設定溫度,保溫5 min后打開脈沖電流開關,使凝固過程中脈沖電流持續通過熔化的TiAl合金料棒,啟動抽拉系統
抽拉至預設長度時,關閉高頻電源加熱系統和脈沖電流電源
圖1
圖1在連續凝固過程中加載脈沖電流的示意圖
Fig.1Schematic diagram of loading pulse current in continuous solidification process
將從定向凝固試棒上線切割的試樣打磨,采
聲明：
“脈沖電流對冷坩堝定向凝固TiAl基合金微觀組織和性能的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：王國田,龍澤堃,吳彪,王強,丁宏升
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2025年07月09日 ~ 11日 
