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        籽晶法是一种控制片层取向常用的方法,这种方法一般需要较高的生长速率。其基本思路是控制合金成分使定向凝固时初生相为α,生成与生长方向一致的α柱晶,切取一部分并转动90°作为随后定向凝固的籽晶。研究发现用Ti-43Al-3Si[15,16]作为籽晶材料可以生长许多不同的TiA1基合金,拥有与生长方向平行的片层组织,且显著提高了断裂韧性。一些文献深入研究后指出论文网,当生长速度很高时,界面可能会发生转变,如图1-5所示。这种转变使得α相与籽晶材料可以直接接触,从而保证定向效果,同时β相的优生生长方向为<100>方向,因此最终形成的片层组织的取向与生长方向一致。若生长速度很低,则β相呈胞状晶生长,只要与热流方向平行即可,这样最终获得的片层组织取向可能会与生长方向呈45°。

    定向凝固过程中α相和β相可能出现的生长形貌示意图

    工艺参数的改变也可影响TiA1基合金定向凝固过程。Kim[17,20]等人进行了关于生长速率对晶体取向可能影响的试验,结论是生长速率的增加使L+β→α的液固相线向左和向下偏移,使得更有利于α相的形成,如图1-6所示。在不同速率下,对组成相结构的测定表明,低生长速率下(如90mm/h)形成的相为β相,而在较高速率下(如360mm/h)下则主要是α相,具体的机理仍不清楚。此外,Jung等人进行了β相稳定元素对定向凝固初生相影响的研究,他们发现Mo、Re和W这些β相稳定元素可以使β液固相线向含Al高的方向移动,使β相即使在含Al量高的合金成分中也有可能成为初生相。

    生长速度对二元相图的影响

     北京科技大学的丁贤飞[21]等人使用了一种类似籽晶法的方法控制高铌钛铝合金Ti-45Al-5Nb片层取向。其特征在于,控制β相为先析出相定向凝固制得籽晶试棒,再将试棒翻转180°,再一次定向凝固,最终得到片层取向与生长方向平行的高铌钛铝合金。

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