面層材料對熔模鑄造TiAl合金界面反應(yīng)和抗氧化性能的影響.pdf

1、本文利用Miedima模型和Kolher模型,研究了TiAl合金在熔模鑄造的界面反應(yīng)中各元素參與化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散的能力;通過在型殼的面層耐火材料中添加一定比例的Si、Mo粉,澆注Ti-47Al和-Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,對比研究各類合金的界面反應(yīng)程度,并通過三點抗彎實驗研究界面反應(yīng)層的力學(xué)性能;研究了新型型殼澆注的Ti-47Al和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金在800℃氧化不同時間后的氧化層形貌、厚度及剖面的元素分布,并對

2、比面層不添加元素的型殼澆注的Ti-47Al-0.5Si和Ti-47Al-2Mo合金的抗氧化性能。
　　計算分析表明,在TiAl合金中加入Si元素,Ti、Al元素之間的結(jié)合力下降,Si元素在TiAl合金中參與化學(xué)反應(yīng)和元素擴(kuò)散的能力較強(qiáng);在TiAl合金中加入Mo元素,Ti、Al元素之間的結(jié)合力會上升,Mo元素在TiAl合金中化學(xué)反應(yīng)能力和擴(kuò)散能力較差。在TiAl合金中添加Cr、Nb元素,會增加Ti、Al元素之間的結(jié)合力,對Ti、Si

3、元素之間的結(jié)合力作用較為復(fù)雜,總體上抑制了Si元素的化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散的能力;在TiAl合金中添加Cr、Nb元素會同時增加Ti、Al和Ti、Mo元素之間的結(jié)合力,作用效果較為復(fù)雜,需要實驗來確定驗證。
　　實驗表明,在型殼面層中添加Si元素澆注Ti-47Al合金,合金界面反應(yīng)較為劇烈,在反應(yīng)層內(nèi)出現(xiàn)了大量的Ti5Si3相,元素擴(kuò)散的深度達(dá)到100μm;澆注Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,其界面反應(yīng)程度相對較輕,基體中基本無元素的擴(kuò)

4、散。在型殼面層中添加Mo元素澆注Ti-47Al和Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,其界面反應(yīng)程度較輕,元素擴(kuò)散較少,但含Mo層與基體熱膨脹系數(shù)不同,在合金表面出現(xiàn)大量微裂紋。對澆注的試樣進(jìn)行三點抗彎實驗,發(fā)現(xiàn)Si元素使得合金反應(yīng)層脆性增加,Mo元素使得合金反應(yīng)層塑性增加,但由于添加Mo元素面層的型殼澆注金屬其表面存在大量微裂紋,故添加元素型殼澆注合金的力學(xué)性能都明顯降低。
　　實驗表明,在型殼面層中添加Si元素澆注的TiAl合金