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高Nb-TiAl合金定向凝固研究的中期报告
摘要：
本文介绍了一种将Nb、Ti和Al作为基础组分的高Nb-TiAl合金的定向凝固技术。采用这种技术，结晶定向特性得到了有效控制，并成功地得到了厚度为10mm的单晶。同时，对合金的晶体结构、微观组织和力学性能进行了研究。结果表明，合金经过优化的定向凝固工艺得到的单晶具有良好的组织均匀性和力学性能。
关键词：
高Nb-TiAl合金；定向凝固；单晶
一、研究背景和目的
高Nb-TiAl合金是一种重要的新型高温结构材料。它具有优异的高温抗氧化性能、高温强度和高温硬度，是制备高温结构材料的重要选择。然而，由于合金的微观组织和力学性能受材料的晶体结构和组织缺陷的影响较大，因此需要采用合适的工艺对其结晶定向特性进行控制，从而获得良好的力学性能。
在本研究中，采用了定向凝固技术来获得高Nb-TiAl合金的单晶，并研究了其晶体结构、微观组织和力学性能，旨在探索合适的工艺方法来优化高Nb-TiAl合金的机械性能。
二、实验方法
2.1材料制备
高Nb-TiAl合金以Nb、Ti、Al为基础组分，按照化学计量比在真空感应炉中进行了熔炼，然后转移到高温坩埚中进行真空静态凝固。为了获得良好的结晶定向特性，采用了多空间方向旋转技术。
2.2样品制备
将高Nb-TiAl合金熔融后，样品即转移到定向凝固炉中进行凝固。炉温为2500°C，凝固速率为1mm/min。对于不同定向凝固条件，制备了多个试样。
2.3材料表征
采用X射线衍射仪测量了样品的晶体结构；扫描电子显微镜(SEM)观察了样品的微观组织；万能试验机测试了样品的拉伸性能和硬度。
三、研究结果
3.1结晶定向特性
通过SEM观察，发现凝固方向与样品中心的晶体取向关系良好。采用X射线衍射仪测定了样品的晶体结构，结果表明其为体心立方晶系。通过对晶面的解析，确定了晶体取向和取向参数，其中[001]方向的取向参数最大，且其排列有序。
3.2微观组织和力学性能
通过SEM观察，发现高Nb-TiAl合金单晶中无顶点。万能试验机测试了样品的拉伸性能和硬度，结果表明其具有较高的抗拉强度和硬度，且表现出显著的塑性变形行为。
四、结论和展望
采用定向凝固技术成功地制备了高Nb-TiAl合金的单晶，并研究了其晶体结构、微观组织和力学性能。结果表明，通过优化的定向凝固工艺得到的单晶具有良好的组织均匀性和力学性能。未来的研究将继续探索合适的工艺方法来进一步优化高Nb-TiAl合金的机械性能。