由于TiAl合金具有较低的密度，高的强度以及优秀的抗氧化性能，已经成为航空航天工业以及生活各个领域中不可或缺的材料。显微组织对TiAl合金的各项性能具有极其重要的影响，本文通过金相显微镜对显微组织的观察，研究合金元素以及各个组元含量对显微组织的影响。通过本次实验我们可以发现TiAl合金的显微组织主要以γ+α2的层片状或者是等轴的γ晶粒γ+α2的层片状存在，Cr元素的添加会促进有序立方结构的β相在晶界处或者枝晶间处的生成以及使得层片的粗化，同时也会使得α2向颗粒状转变。关键词: TiAl合金；显微组织；合金化；Cr含量 目录
第1章 绪 论 1
1.1 TiAl合金概述 1
1.1.1 TiAl合金的发展历史 1
1.1.2 TlAl合金的国外研究现状 2
1.1.3 TiAl合金的应用 3
1.2 TiAl基金属材料的组织与性能 4
1.2.1 TiAl基金属材料的组织与相变结构 4
1.2.2 TiAl合金的机械性能及特点 7
表1.2 TiAl合金主要特点 7
1.3合金元素对TiAl合金组织和性能的影响 8
1.3.1 合金元素对强度和延展性的影响 8
1.3.2合金元素对性能的影响原理 9
1.4显微组织与热处理的关系 11
1.5本课题研究意义及主要内容 12
第2章 实验材料制备及步骤 14
2.1实验仪器和设备 14
2.2实验的步骤以及措施 17
第3章 实验结果及分析 20
3.1几种具有典型形貌合金的显微组织 20
3.2 Cr含量对显微组织的影响 26
3.3 Al含量对显微组织的影响 28
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第1章 绪 论
1.1 TiAl合金概述
1.1.1 TiAl合金的发展历史
TiAl合金，是一种近几年刚刚发展起来的金属化合物材料。目前的TiAl
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/> 3.2 Cr含量对显微组织的影响 26
3.3 Al含量对显微组织的影响 28
结论 30
致谢 31
参考文献 32
第1章 绪 论
1.1 TiAl合金概述
1.1.1 TiAl合金的发展历史
TiAl合金，是一种近几年刚刚发展起来的金属化合物材料。目前的TiAl合金具有以下优点：1)密度低，2)比强度高，3)优良的比强度，4)在高温的工作环境下仍然能具有较高的强度和刚度，5)抗氧化和蠕变的性能优越。这些优良的特点让其在航空航天领域有广泛的应用和十足的竞争力。但是，TiAl 合金同样存在很多缺点：组织粗大、很明显的各向异性，这些缺点使得TiAl合金的热变形性能及低温下的塑性性能较差，大大的限制其在各个领域的应用． 目前，要想细化并均匀组织可以采用以下方法：自由锻造法、恒温锻造法、包套锻造法、热挤压等等，通过这些方法一般可以优化材料的热加工性能和塑性性能，但是又使其整体工艺流程复杂，工艺成本高，无法使TiAl合金大批量的生产出来。
表11 TiAl合金发展各个阶段
发展阶段
代表成分
加工方法

第一代
Ti48Al1V0.3C
研发

第二代
Ti47Al3.5(Nb,Cr,Mn)0.8（B,Si）
Ti47Al2W0.5Si
Ti48Al2Nb2Cr
Ti46.2Al2Cr3Nb0.2W
铸造
铸造
铸造

第三代
Ti47Al5（Cr,Nb,Ta）
Ti45Al(810)Nb
铸造
铸造

第四代
Ti(4547)Al(12)Cr(15)Nb(02)(W,Ta,Hf,Mo,Zr)(00.2)B(00.3)C(0.030.3)Si(0.150.25)OX
铸造 铸造


在过去的几十年里TiAl基合金大多数是铸态。一般情况下粗大树枝晶是铸态下的组织，这样的组织往往会造成成分偏析，甚至组织疏松，所以导致其高的脆性，室温延展性甚至不存在。钛铝合金主要可分为3 种, 即TiAl、Ti3Al和TiAl3 。其中TiAl3 具有较低的密度, 优良的在高温下的抵抗氧化性能, 可是由于较低的固溶范围, 造成其较低的室温下的延性，无法进行加工。Ti3Al的在高温下抵抗氧化能力较弱,温度无法过高。
1.1.2 TlAl合金的国外研究现状
世界各个国家都开始逐渐加强对钛铝基金属化合物的关注，多个国家开始做了很多广泛的研究进展。前苏联是最早发起了这个领域的研究，美国最近几年的主要研究对象为TiAl ，Ti3Al为基体的高温下的合金已经获得突破性的进展。TiAl基合金的力学性能如下： 屈服强度极限σs =500MPa ，极限强度σb =600MPa，延伸率δ=2 %，800 ℃左右可以保证它的强度不会改变。Ti3A l 基合金的典型性能如下：σs =800MPa σb =1000MPa ,截面收缩率 ψ=7 % δ=4 %～5 %, 强度可保持到800 ℃左右。TiAl基金属化合物具有很高的弹性模量,通过检测弹性模量可以得出：TiAl合金的E =164GPa ，Ti3Al基合金的E =124GPa 。由于铝的成分多,TiAl金属化合物的密度十分良好, 非常适用于航空用途的合金。例如,Ti3Al (α2 )相密度为4 .2g/cm3，T iA l (γ)相的密度为3 .8g/cm3 ， 比一般常用钛合金密度(4.4～4.8g/cm3 )低，相当于Ni 基超合金密度(8 .0～8 .5g/cm3)的1/2，因而由于这些优势可以取代这些合金。
1952 年位于美国加州的工学院喷气推进实验室的相关研究人员发表TiAl 相一般存在于钛铝二元系中, 根据实验得出TiAl相是以L10 (CuAu)型的有序结构存在的, 而且它的晶格常数与固溶的范围及Ti与Al含量比之间是有一定关系的。1956 年美国的一位研究人员提出了有关TiAl合金的抗氧化性及抗蠕变性在950°C达到最好。1982年左右, 美国的一家研究公司和美国空军基地旗下的航空航天材料研究室开展了有关微观结构以及力学性能的研究，同时也讨论了制备技术的升级。在同一时刻, 前苏联相继发表了一些关于钛铝合金的研究进展和成果[1]。在1984年美国政府收到了来自美国国家材料实验局(NMAB)的一份约为100 页的实验报告书[2] , 报告书中比较全面的分析TiAl金属间化合物的综合性能，目前研究进展，以及未来应用于军事上的潜力。这个报告书一经发布,引起了世界上各个国家的高度关注。许多大公司企业甚至包括美国能源部、宇航局也开始对钛铝合金的研究给予了相当大的资金支持。在此之后, 世界上的主要工业化国家也开始了对TiAl金属间化合物的深入研究。在06年的时候，美国的
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