Al对8Nb-TiAl合金铸态组织及凝固路径的影响

徐丽丽徐勇张东明许荣福王志刚

(1.山东建筑大学 材料科学与工程学院，山东 济南250101；2.山东中建八局投资建设有限公司，山东 济南250100)

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传统的高温合金材料主要包括铁基、镍基、钴基合金，虽然其使用温度以及高温强度都能满足要求，但是这些合金的密度大，高温抗氧化性差，导致其作为结构件使用时会造成能源浪费以及环境污染[1-2]。近年来，研究人员发现Ti-Al基合金具有较高的比强度、比模量和高温抗氧化等性能，且其密度只有传统高温合金材料的一半，是极具发展潜力的轻质高温耐热材料[3-6]。2000年，美国通用电气公司采用TiAl铸造了飞机低压涡轮的后两级叶片，应用于波音飞机的发动机，降低了约15%的能耗，并且减少了将近1/2的温室气体排放[7]。虽然与传统高温合金材料金相比，TiAl基合金具有突出的性能优势，但室温延展性及高温抗蠕变性能较差，限制了其应用[8]。YOSHIHARA等[9]研究发现在TiAl基合金中加入高熔点元素Nb，既可以保持TiAl基合金的低密度、高强度等优点，又可以有效改善其室温塑性和可加工性。随后，以陈国良院士为首的课题组研究的高Nb-TiAl合金不仅具有更好的高温性能，而且保持了TiAl合金密度低、晶体结构简单及组织控制容易等优点[10]。如今，Ni＞5%的Nb-TiAl合金以其优异的性能在航空、航天以及汽车发动机结构件等领域得到了广泛关注[2，11-12]，且在科研人员的不断努力下取得了较好的研究成果[13-14]。

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