研究简报

通过优化合金组成和制造工艺控制钛基合金的性能

为了控制钛基合金的性能，尤其是其形状记忆性能，日本学者松木一弘从合金组成及制造工艺两方面进行优化，取得了一定的研究成果。

合金组成的优化是采用基于固体物理理论的合金电子参数的d电子合金设计理论。该理论的电子参数有两种，一是过渡金属元素的d轨道能级Md，二是结合次数Bo，表示原子间共价键的强度。对于M-Ti二元金属间化合物，随M含量的变化可作出以Md和Bo值为两轴的结晶构造图。而在M-Ti二元合金中再添加合金元素时，合金的Md、Bo的平均值(Mdt、Bot)作为第1近似值。这样可以作出添加不同合金元素的Ti-Ni系合金的Mdt-Bot图。作者对50种组成的三元系TiNi合金作图，推定了达成B2单相的组成范围。并且可以推定，Bo值及Md的绝对值越高，合金的强度也将会越高。依据这种理论可以优化合金组成。

制造工艺上，作者采用了冷坩埚悬浮熔铸法(CCLM)。该方法使用了两个线圈，上线圈用来加热熔化金属，下线圈用来悬浮金属熔液，熔炼中熔融金属不与水冷铜坩埚接触，可消除外来污染，而涡流产生的强电磁搅拌力使合金元素间充分混合，可获得均质的熔池。

设计了Ti-49Ni-1Cr和Ti-49Ni-5Cr两种合金，用上述制造工艺获得了铸件。组织分析结果表明，它们在铸态和热处理态(1 273 K×48 h)的组织与Ti-50Ni合金没有大的差异，为均质单相的等轴组织。拉伸试验结果表明，Cr的添加使合金强度增加。高温氧化试验也表明，Cr的添加可提高合金抗氧化性能。……