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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。