【摘 要】
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TiAl合金由于具有高比强、良好的断裂韧性和抗氧化性能、优异蠕变性能和阻燃能力，是二十一世纪最为重要的高温结构材料之一，但是由于其具有较差室温塑性，TiAl合金的工程应用受到
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TiAl合金由于具有高比强、良好的断裂韧性和抗氧化性能、优异蠕变性能和阻燃能力，是二十一世纪最为重要的高温结构材料之一，但是由于其具有较差室温塑性，TiAl合金的工程应用受到了严重限制。研究表明，Nb元素可的添加可有效提高TiA合金的高温力学性能和抗氧化性能，并有助于片层取向的控制;Cr和V元素通过取代Al原子修饰Ti-Al键，可显著提高合金的室温塑性。因此，本文在Ti-45Al-8Nb的基础上，研究抽拉速率及Cr和V的添加对合金定向凝固组织演化规律、稳定生长段显微结构及力学性能的影响。 实验结果表明随着抽拉速率的增加，界面不稳定性增加，合金液固界面经历胞晶形貌到枝晶形貌的转变，Ti-45Al-8Nb、Ti-45Al-8Nb-1.0Cr及Ti-45Al-8Nb-2.5V三个合金为初生β相，最终得到片层取向与生长方向平行或呈45°夹角的PST晶体或柱状晶;Ti-45Al-8Nb-1.0Cr-2.5V合金在低抽拉速率下为初生β相，但是在20μm/s的抽拉速率下，出现液相直接析出的α相，得到片层取向与生长方向垂直的柱状晶。 Ti-45Al-8Nb合金在5μm/s的抽拉速率下，得到了与生长方向平行的PST晶体，随着抽拉速率的增加，最终仅得到了片层取向与生长方向呈45°的PST晶体或柱状晶;Cr和V元素的添加，促使Tα温度降低，除了Ti-45Al-8Nb-1.0Cr合金在5μm/s的抽拉速率下得到片层取向与生长方向平行的PST晶体外，其它得到的大部分为45°取向的单晶或柱状晶;Ti-45Al-8Nb-1.0Cr-2.5V合金还出现与生长方向呈90°和60°柱状晶。 在5μm/s的抽拉速率下，合金稳定生长段的平均片层间距最小;Cr和V的添加均通过提高α2相中的Al含量，可显著提高γ相的体积分数;片层取向与生长方向平行的Ti-45Al-8Nb合金PST晶体硬度最高，达49.6HRC;而片层取向与生长方向呈45°的Ti-45Al-8Nb-1.0Cr-2.5V合金柱状晶其硬度值仅为33.3HRC。
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