文献来源：ComparativeStudyofMicrostructureandMechanicalPropertiesofTwoTiAl-BasedAlloysReinforcedwithCarbideParticles.FGGMolecules,,25():.
作者：YuPan,XinLu1,TailongHui,ChengchengLiu,etal.DOI:10./s---z关键词：金属间化合物；钛铝化物；碳化物；热处理；微观结构；硬度；蠕变1 前言
为研究通过真空感应熔炼，然后离心铸造制备的Ti-42.6Al-8.7Nb-0.3Ta-2.0C和Ti-41.0Al-8.7Nb-0.3Ta-3.6C（原子百分含量）两种TiAl基合金的显微组织和力学性能。合金铸态试样经热等静压和热处理，包括β（Ti基固溶体）相区固溶退火、恒速冷却和稳定退火。全层状或近层状TiAl基合金的更好的抗蠕变性与高度各向异性的板条结构和层间间距的减小有关。
2 研究思路
本研究主要为了研究和比较Ti-42.6Al-8.7Nb-0.3Ta-2.0C和Ti-41.0Al-8.7Nb-0.3Ta-3.6C（原子百分含量）两种合金的显微组织和一些力学性能。两种合金不同之处在于碳含量不同，在衍生合金中，碳的含量增加，而铝含量减少。文中指出合金化对固态相变过程中微观结构形成、长期时效过程微观结构稳定性的影响。3 图文导读
Ti-42.6Al-8.7Nb-0.3Ta-2.0C和Ti-41.0Al-8.7Nb-0.3Ta-3.6C（原子百分含量）分别设定为C20和C36，通过在石墨坩埚中真空感应熔化，然后离心浇铸到石墨模具中制备。铸态合金在℃的温度下进行热等静压以去除铸件气孔。
表一：合金的化学成分（at.%）和氧、氮含量（wt.ppm）图一C20、C36合金差热分析样品在以15℃/min速度从℃冷却后微观结构和相组成
(a)C20合金的BSE微观结构显微照片；(b)C36合金BSE微观结构显微照片；(c)C20合金的典型XRD图谱；(d)C36合金的典型XRD图谱。
表一总结了所研究合金的测量化学成分。C36合金与C20合金的不同之处在于碳的含量从2.0增加到3.6。主要是以铝含量从42.6%下降到41.1%为代价的。图一a、b显示了差热分析(DTA)样品在以15℃/分钟的恒定速率从℃冷却后的典型微观结构。图一c、d显示了差热分析样品的X射线衍射图，表明存在三种共存相：γ-TiAl(四方晶体结构)、α2-Ti3Al(有序六方晶体结构)和H-Ti2AlC(六方晶体结构)。从化学上讲，在所研究合金的微观结构中可以识别出三种不同的相和两个区域(层状和晶界)，如图1所示。
图二C20和C36合金的典型差热分析冷却曲线图三合金在℃水淬后微观结构的扫描电镜显微照片(a)C20合金；(b)C36合金.
图二显示了C20和C36合金在以15℃/分钟的恒定冷却速率从℃冷却期间获得的典型差热分析曲线。图三显示了C20和C36合金从固溶退火温度℃水淬后的微观结构，该温度低于C20或C36合金中分别为℃和℃的β-α相变开始温度。在淬火样品的显微结构中可以识别出三种相:α(深灰色相)、β(白灰色相)和Ti2AlC颗粒，证实了两种研究合金在℃下的β+α+H相场。
图四热处理后C20和C36合金的微观结构图五C20和C36合金经热处理和热处理结合时效后的实测晶粒尺寸和层间间距（a）典型的晶粒尺寸对数正态分布曲线；（b）典型的α2-α2层间间距对数正态分布曲线。
图四显示了热处理合金的典型微观结构。高温C20和高温C38的微观结构由完全层状的α2+γ晶粒组成，由含有Ti2AlC颗粒和不规则形状的α2相的γ晶界分隔开，如图四a–d所示。图五a显示粒度d的测量数据(超过次测量)可以用对数正态分布函数拟合。统计分析得出，经过热处理后的C20合金的平均晶粒尺寸为d=70.6±0.8μm，这一数值明显高于经过热处理后的C36合金的d=37.7±0.6μm。对所研究合金的测量α2-α2层间间距λ的统计分析(每个合金超过次测量)表明，最佳拟合可以通过对数正态分布函数实现，如图五b所示。
图六热处理结合时效后C20和C36合金微观结构的背散射电子显微照片
(a)热处理和时效C20合金；(b)热处理和时效C36合金.
图六显示了C20和C36合金在℃时效小时后的典型显微组织。热处理和时效(HTA)合金的显微组织由等轴α2+γ层状晶粒和晶界组成，该晶粒和晶界包含用粗的初生Ti2AlC颗粒增强的单一γ相和在晶界形成的少量白色相。
4 结论
Ti-42.6Al-8.7Nb-0.3Ta-2.0C和Ti-41.0Al-8.7Nb-0.3Ta-3.6C（原子百分含量）两种TiAl基合金（分别指定为C20和C36）的显微组织和力学性能，进行了调查和比较，并得出以下结论：
1.所研究的C20和C36合金的显微组织由等轴α2+γ层状晶粒、单一γ相、粗大的初生Ti2AlC颗粒和少量不规则形状的α2相组成。与C20合金相比，以C36合金中铝含量降低为代价的碳含量的增加影响了固态相变，并导致起始β→α以及起始和结束α→α+γ相变温度的增加。
2.与在高温C36合金中测量的相比，以降低铝含量为代价增加碳含量导致体积分数增加和初级Ti2AlC颗粒尺寸减小、晶粒尺寸减小和α2+γ层状菌落体积分数减小。
在℃下小时的长期老化对初生Ti2AlC颗粒的粒度、尺寸和体积分数没有统计影响。与高温合金相比，时效导致两种HTA合金的α2-α2层间间距显著增加，片层丛域体积分数降低。时效伴随着沿晶界形成富铌颗粒，其化学成分对应于ωo-Ti4Al3Nb相。
本文由高温合金精密成型研究中心级硕士-雷益宇编辑整理
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