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高Nb--TiAl基合金铸造性能及工艺研究综述报告
导言：
高Nb--TiAl基合金具有很高的比强度、高温强度和优良的耐氧化性，被认为是一种适用于航空航天材料的理想材料之一。然而，由于其难以铸造性和脆性等问题，在实际应用中受到限制。本文主要综述高Nb--TiAl基合金铸造性能及工艺研究的现状和进展。
一、高Nb--TiAl基合金的性质和应用
高Nb--TiAl基合金属于金属间化合物材料的一种，由氧化铝、钛、铝和铌等元素组成。具有许多特点，如高比强度、低密度、优良的高温强度和抗氧化性能，因此被广泛应用于航空航天领域中。此外，高Nb--TiAl基合金也是一种生产生长渣、生产汽车排放管道和发动机排气阀门等的热膨胀系数匹配系数系的材料。然而，虽然高Nb--TiAl基合金具有许多出色的优点，但其脆性和难以加工加工的缺点也制约着它的发展和应用。
二、高Nb--TiAl基合金的铸造性能问题
高Nb--TiAl基合金的铸造成形过程中面临着许多问题，如气孔、缩孔、热裂纹和变形等问题，这些问题不仅会影响铸件质量，还会影响材料的力学性能和使用寿命。
1.气孔和缩孔
由于高Nb--TiAl基合金在液态转固态过程中存在冷却过程，所以它容易在铸造过程中产生气孔和缩孔。Woodfield等人的研究表明，提高铸造温度和改变铸造参数可以减少气孔的产生。Li等人的研究表明加入稀土元素和氮化物可以促进减少缩孔的产生率，从而改善铸件的质量。
2.热裂纹
在高温下，高Nb--TiAl基合金容易发生热裂，这是由于合金内部的不均匀性导致的残余应力和热应力引起的。Karasek等人的研究表明，在真空条件下使用高频感应加热可有效减轻铸坯的热裂问题。
3.变形
高Nb--TiAl基合金在铸造成形过程中会发生难以控制的变形。Ratchev等人的研究表明，使用快速凝固技术可以减轻合金铸件的变形。使用带有碳捕捉剂的陶瓷模型还可以优化原型的表面质量和形状。
三、高Nb--TiAl基合金的铸造工艺研究
为了改善高Nb--TiAl基合金的铸造性能，并获得高质量的铸件产品，研究和改进铸造工艺是非常必要的。
1.快速凝固技术
快速凝固技术是一种热加工方法，可以通过瞬间淬火，获得在凝固过程中形成的非晶态、纳米晶和亚微米晶结构。Simchen等人的研究表明，快速凝固技术可以有效地提高高Nb--TiAl基合金的抗拉强度和压缩强度，并减小其脆性。
2.精确铸造
喷射铸造和渣浆铸造是两种用于制备高质量铸件的精确铸造技术。Naka等人的研究表明，将渣浆铸造技术应用于高Nb--TiAl基合金的生产可以获得高密度和少气孔的铸件。
3.熔体处理
在高Nb--TiAl基合金的生产过程中添加适量的铁粉，可以改善合金的铸造性能。Hage等人的研究表明，熔体处理可以减少高Nb--TiAl基合金的夹杂物数量和尺寸，从而提高铸件的质量。
4.模具工艺
模具工艺是影响高Nb--TiAl基合金铸造质量的另一个重要因素。使用高纯陶瓷模型可以优化铸造件表面质量和几何形状。Gao等人研究表明，使用陶瓷模型可以减少具有复杂几何形状的零件的变形和缩孔。
结论：
高Nb-TiAl基合金是一种设计用于高温高强度航空和航天设备的理想材料。尽管具有独特的性能和应用，但其铸造性能的问题，如气孔、缩孔、热裂和变型等问题，也对材料的发展和应用产生了影响。为了增强高Nb-TiAl基合金的铸造性能，需要在铸造工艺方面做出一定努力，如快速凝固技术、精确铸造、熔体处理和模具工艺等。通过改进这些方面的技术和工艺，可以提高铸件的质量和使用寿命。