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Ti Al基合金具有较小的密度、较大的比强度和比刚度、优良的抗氧化性能以及高温力学性能,成为航空航天等领域优秀的候选结构用材,以代替密度较大的镍基高温合金和工作温度较低的钛基合金。但是Ti Al基合金存在着室温塑性较差和断裂韧性较低的问题,寻找新的途径予以突破始终受到人们的重视。合金化的方法虽然相对比较传统但简便易行,是合金开发中的重要手段之一,由于稀土元素具有特殊的物理化学性质,会起到细化组织及净化合金的作用,进而改善Ti Al基合金的室温塑韧性,这对促进Ti Al基合金的实际应用具有重要理论和实际意义。本文通过在不同含Nb量的Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金中添加稀土Er元素,利用真空非自耗钨极电弧熔炼炉制备出不同Er含量的钮扣锭,研究了Er对其凝固枝晶组织细化的影响。通过Miedema合金生成热模型计算了钮扣锭各组元之间的生成热、活度及活度系数,预测了合金中可能存在的组成相,并结合扫描电镜及能谱分析研究了Ti-47Al-(2,6,10)Nb-x Er(x=0.2,0.4,0.8,1.0)合金钮扣锭显微组织形貌及元素和析出相的分布情况。通过压缩、维氏硬度和断裂韧性的测试,分析了Er对Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金力学性能的影响。随着Er含量的增加,Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金的粗大柱状树枝晶组织变得更为细长、致密,有向着等轴晶过渡的趋势,整体而言三种Nb含量合金的一次枝晶间距均随Er含量的增加而下降,同时二次枝晶变得更加的发达。对于Ti-47Al-2Nb合金,当Er含量为0.2at.%时,合金的一次枝晶间距急剧下降,细化效果非常明显。虽然Er含量不同,但Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金析出相的形态却基本相同,均呈现出圆整小颗粒状、棒状、长条状以及不规则的多边形,以弥散的形式分布在晶界或晶内。圆整小颗粒状的析出相多为Er元素与O发生内脱氧反应生成的Er2O3氧化物,而长条状或者棒状的析出相多为Al3Er相或者其与Er2O3的混合物。Er含量对Ti-47Al-(2,6,10)Nb合金的压缩性能有显著影响,其中Ti-47Al-2Nb-0.2Er合金具有较高的抗压强度和较大的压缩应变。当Nb含量保持不变时,随着Er含量的增加合金的显微硬度均呈现先上升后下降的趋势。当Er含量从0增加到0.8at.%时,合金的断裂韧性呈现出逐渐增大的趋势,但当Er含量从0.8at.%继续增加到1.0at.%时,断裂韧度却急剧下降。对比压缩性能、维氏硬度和断裂韧性性能指标,可以得出在不同含Er量的Ti-47Al-(2~10)Nb合金中,Ti-47Al-2Nb-0.2Er具有最佳的综合力学性能。进而对含Cr元素的Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2Er合金进行冷坩埚定向凝固实验,结果表明经过定向凝固之后,与不添加Er的Ti-47Al-2Nb-2Cr合金相比,其断裂韧性明显提高,达到29MPa·m1/2,说明Er元素改善Ti Al基合金的塑韧性有益处。