李林，刘立斌，章立钢



Ti-Al-Nb三元系1 100 ℃等温截面的研究

李林，刘立斌，章立钢

(中南大学 材料科学与工程学院，长沙 410083)

采用电弧熔炼法制备17个不同成分的Ti-Al-Nb三元合金样品，在1 100 ℃退火1 080 h后取出，在冰水中淬火。利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)等手段对退火后的合金样品进行分析，研究Ti-Al-Nb三元系1 100 ℃等温截面，确定该截面下(Al摩尔分数为0~75%成分区间)的9个单相区、15个两相区和7个三相区，并与Witusiewicz与Cupid的优化计算结果进行比较。结果表明，本研究所得1 100 ℃等温截面的Al摩尔分数为30%~60%的成分区间与Witusiewicz和Cupid的计算结果存在明显差异。采用实验方法确定了Ti-Al-Nb三元系1 100 ℃等温截面与计算结果不同的α2+β+γ和β+γ+σ两个三相区以及β+γ两相区。

TiAl合金；金属间化合物；相图；微观结构；等温截面

TiAl 金属间化合物密度低，高温下具有良好的力学性能，是一种非常有应用潜力的新型高温结构材 料[1−2]。Nb作为TiAl基合金的添加元素不但可以有效提高其抗高温抗氧化性能，而且可进一步提高合金的力学性能[3−6]。Ti-Al-Nb三元系含有很多有潜力的金属间化合物，它们可用来制备力学性能优异的合金[2]。最近，人们研究了Ti-Al-Nb三元系在800 ℃以上的潜力合金[7]，这些合金包含的多种组织，例如γ-TiAl，α2-Ti3Al，O-Ti2NbAl，σ-Nb2Al和β有序固溶体，均可作为高温应用的候选材料[2, 8−10]。关于Ti-Al-Nb相图的信息对于钛合金的设计和制造是不可或缺 的[11−12]。三个子二元的相图，即Ti-Al[13−15]，Ti-Nb[16−17]和Al-Nb[18]已得到很好地研究和优化。目前，也有用热力学方法优化Ti-Al-Nb三元相图的报道[15, 18−23]。2009年WITUSIEWICZ[18]和CUPID[19]都采用CALP- HAD(即calculation of phase diagram)方法优化了Ti-Al-Nb三元相图，但它们的结果有很大的差异，包括在1 000 ℃以上的α，β和γ相的平衡。……