杨春雷, 郑立静, 李 岩, 周 磊, 张 虎

(北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京 100191)

抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响

杨春雷, 郑立静, 李 岩, 周 磊, 张 虎

(北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京 100191)

采用Bridgman型液态金属冷却定向凝固方法，研究Ni-45Ti-5Al(摩尔分数，%)合金在不同抽拉速率(20、100和200 μm/s)下定向凝固后的相组成及其形态特征。结果表明：Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生长区呈现明显的柱状晶生长形态，定向效果良好，NiTi基体以[100]方向为择优取向，Ti2Ni析出相沿[111]晶向择优生长。随着抽拉速率的提高，Ti2Ni相更加细小、分散，由在胞晶界上几乎连续分布改变为断续分布。在20~200 μm/s的宽生长速率范围内，均以胞状晶形态生长，固/液界面形态没有发生显著变化；随着抽拉速率从20 μm/s增加到200 μm/s，定向胞晶组织明显细化，平均胞晶间距由85 μm减小到25 μm。

Ni-45Ti-5Al合金；定向凝固；微观组织；固/液界面

NiTi金属间化合物材料具有优良的力学性能、良好的形状记忆效应以及生物相容性，在航空航天和医疗等领域得到了广泛应用[1]。近年来，KOIZUMI等[2-3]发现， 将Al作为合金化元素加入到近等摩尔比的NiTi基合金中可以大幅提高NiTi合金的强度，其室温压缩强度达到2 300 MPa，超过镍基高温合金Rene95的室温压缩强度，1 000 ℃的压缩屈服强度达到200 MPa，而合金的密度基本保持在6.0 g/cm3左右，比镍基高温合金低25%左右，有望成为一类新型轻质高温结构金属间化合物材料。孟令杰等[4-7]对不同摩尔比的NiTi-Al基合金的合金化、组织结构及力学性能等进行了广泛的研究，发现Al元素的添加能促进高温强化相的析出，显著改善合金的室温及高温强度，但同时也损害 NiTi合金优良的室温塑性。……