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γ-TiAl系金属间化合物由于具有密度低、强度高、高温力学性能和抗氧化性优异等特点,是一种理想的高温结构材料。由于TiAl合金铸件不可避免的存在铸造缺陷,因此一般先采用热等静压技术消除缺陷,而热等静压处理会使铸态组织发生变化,为了研究热等静压对铸造TiAl合金层片组织的影响,且考虑到成本因素,因此本论文通过等温处理试验来模拟热等静压过程中温度及时间对层片组织的影响,从而为今后热等静压制度的改进提供参考。
采用三种不同的铸型浇注板状试片,分别对石墨型、铸铁型、陶瓷型试样在共析温度以上和稍低于Tα温度等温处理,分析等温处理对试样层片组织分解的影响。三种铸型试样宏观组织为垂直于板样两边表面向内对长的排列整齐柱状晶,中心等轴晶区有少量的等轴晶存在。陶瓷型试样组织中等轴晶尺寸、体积分数与柱状晶宽度均最大,且层片间距也最大。
在共析温度以上等温处理,得到组织为双态组织,经过热处理后,三种铸型试样组织中等轴γ晶粒尺寸、体积分数与层片间距都变大。经过相同等温处理制度,石墨型试样组织中等轴γ晶粒尺寸及体积分数均最大,铸铁型次之,陶瓷型最小。与铸铁型、陶瓷型相比,由于采用石墨型浇注,过冷度大,冷却速度快,液体在非平衡状态下凝固,γ相被抑制而没有析出,又由于石墨型试样缺陷较多,铸态组织中层片界面多,因此经热处理,γ相不断析出长大,因此等轴γ晶粒尺寸、体积分数最大。
在稍低于Tα温度等温处理,得到近全层片组织,随着热处理温度的升高,三种铸型试样组织中等轴γ晶粒尺寸及体积分数越来越小,而层片间距越来越大,由于在热处理过程中,α相不断析出长大,使γ相晶粒尺寸及体积分数不断减少。而在层片组织中,随着温度的升高,α相溶解,向γ相转变,层片间距增大。