高铌TiAl合金中包晶α相消除的热力学及动力学分析

采用β单相区热处理消除了高铌TiAl合金中的包晶α相(αp),并从热力学和动力学角度分析了包晶α相与热处理温度、保温时间的相关性。结果表明:铸态高铌TiAl合金呈现出显著的凝固偏析,导致包晶α相的产生,通过在1520℃保温20min可消除铸态组织中的包晶α相。上述现象归因于:(1)热力学方面,在1520℃热处理时,包晶α相为亚稳相,其稳定性显著降低,会发生αp→β相变;(2)动力学方面,包晶α相的消除与Al、Nb元素的扩散密切相关,在1520℃保温时,Al、Nb元素在枝晶间和枝晶干相互扩散。随着保温时间的延长,枝晶间Al元素呈指数衰减,当保温时间为20min时,由Al元素富集造成的包晶α相被完全消除,合金整体以β凝固路径发生相变,获得了均匀细小的近片层组织。