TiAl合金的密度较低、比强度和比模量高以及高温抗蠕变和抗氧化性能优异,还具有良好的物理性能和特殊的力学和机械性能,广泛应用于汽车工业及航空航天等领域[1~3]
但是,TiAl金属间化合物的室温塑性和断裂韧性不足[4,5]
电流凝固技术因无污染和操作简便,受到了极大的关注[6~14]
国内外学者用电流控制金属和合金的凝固过程,如低熔点金属纯Al及其合金以及Pb-Sn等合金,较高熔点的金属如铸铁及高温合金等,取得了一定的效果[15~24]
结果表明,电流不但使晶粒细化和减小枝晶间距,还能提高定向凝固过程中的界面稳定性和控制其晶体取向[25~32]
Cr-Nb系TiAl基合金具有良好的塑性和强度,是较为成熟的TiAl基合金
控制TiAl基合金的片层取向以及片层取向的比例,可提高其室温塑性
本文施加脉冲电流进行高熔点、高活性的亚包晶Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb基合金的定向凝固,研究脉冲电流对其凝固组织和力学性能的影响并探讨组织演变的机理
1 实验方法
使用水冷铜坩埚和真空感应熔炼炉（ISM）熔炼实验用材料Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(原子分数,%),用线切割从TiAl合金铸锭切取直径为19 mm长度为130 mm的圆柱形料棒,料棒与底托通过燕尾连接
将Y2O3粉末与钇溶胶混合制备的涂料刷涂于料棒底端,再将陶瓷管缓慢套在料棒外,从顶端倒入Y2O3粉末填充陶瓷管与料棒之间的空隙,在料棒顶端同样刷涂涂料,将直径为2 mm的Nb丝一端与YS9000DH型输出电源正极连接,另一端系在料棒上端裸露区域,同时将另一端与电源负极连接,插入Ga-In液中
实验原理,如图1所示
定向凝固实验：用真空泵将炉内气压抽至5 Pa以下,然后充入Ar气至300 Pa,重复该过程3次,最后充Ar气使炉内气压保持在300 Pa
打开高频电源加热料棒至设定温度,保温5 min后打开脉冲电流开关,使凝固过程中脉冲电流持续通过熔化的TiAl合金料棒,启动抽拉系统
抽拉至预设长度时,关闭高频电源加热系统和脉冲电流电源
图1
图1在连续凝固过程中加载脉冲电流的示意图
Fig.1Schematic diagram of loading pulse current in continuous solidification process
将从定向凝固试棒上线切割的试样打磨,采
声明：
“脉冲电流对冷坩埚定向凝固TiAl基合金微观组织和性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：王国田,龙泽堃,吴彪,王强,丁宏升
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2025年06月20日 ~ 22日 
