添加钇对TiAl合金组织和性能的影响

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.05.005 第17卷第5期 北京科技大学学报 Vol.17 No.5 199510 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct1995 添加钇对TA1合金组织和性能的影响 杨志尚)章复中)任立斌)周荣章)余宗森) )北京科技大学冶金系，北京100832)北京联合大学轻工建材学院 摘要设计并熔炼了成分为(Ti0Alo)m-,Y.(x(atom)=0~2.0%)的合金，用金相显微镜、扫 描电镜、三点弯曲试验等手段，研究了添加钇(Y)对T合金显微组织和力学性能的影响.结 果表明：钇的添加能改变TA合金显微组织，使yTiA合金晶粒细化，促进Y+a2片层状组织 的形成.适量钇的添加能降低TA合金中O、N等间隙原子含量并增加TAl合金的室温抗弯强 度和塑性；当钇的添加量超过其在TA合金中的固溶度时，将形成新的T-A1-Y三元化合 物，反而会降低T1合金的室温强度和塑性· 关键词显微组织，力学性能，钇/钛铝合金 中图分类号TG146.2 Effects of Y-Addition on Microstructure and Mechanical Properties of TiAl-Base Alloys Yang Zhishang Zhang Fuzhong2)Ren Libin Zhou Rongchang)Yu Zongshen) 1)Department of Metallurgy,USTB,Beijing 100083.PRC 2)College of Light Industry and Building Materials.Beijing Union University ABSTRACT (TisAls)100-Yx ternary alloys with various Y content (x(atom)=0~ 2.0%)were designed and smelt.The effect of Y-addition on microstructure and mechani- cal properties of TiAl alloys are investigated by metallography,scanning electron micro- scope,3-point bending tests and so on.The results'show that the Y-addition can change the microstructure of Tial alloys such as fining the grain size of yTiAl and promoting the formation of y+a lammellar structure;Y in suitable addition amount can absorb interstitial atoms such as O and N and improve strength and ductility of TiAl alloys at ambient temperature;The strength and ductility of TiAl alloys will de- crease because of the formation of new ternary compounds when Y-addition amount exceeds its solid solubility in TiAl alloys. KEY WORDS microstructure,mechanical properties,yttrium/titanium-aluminium alloys yTAL10)型合金因其低的室温塑性和断裂韧性，限制了它在实际中的应用，为了改善 1994-10-12收稿第一作者男27岁硕士

第 17 卷 第 5 期 北 京 科 技 大 学 学 报 l姚 年 10 月 oJ u ma l o f U n ive sr it y o f S d e n ce a dn eT hc n o fo g y B e ij ign V J . 17 N o . 5 0 沈 1 1燕巧 添加忆对 IT IA 合金组织和性 能 的影 响 杨 志 尚 ” 章复中 2 , 任立 斌 ” 周 荣章 ’ ) 余宗森 ” l) 北京科技大学冶金系 , 北京 1X( 幻83 2) 北京 联合大 学轻工 建材学院 摘要 设计并熔炼 了成分 为 (iT 、 lA 、 ) . 0 _ 、 丫 (x (拟o m) 二 0 一 .2 0 % ) 的合金 , 用 金相 显微 镜 、 扫 描电镜 、 三点弯 曲试验等手段 , 研究 了添加忆 ( Y ) 对 T IIA 合金显微组织和 力学性能的影响 . 结 果表 明: 忆的添加能改变 T 口U 合金显微组织 , 使 7 T i月 合金晶粒 细化 , 促进 下+ : : 片层 状组 织 的形成 . 适量忆 的添加能降低 T 沙U 合金中 O 、 N 等 间隙原子含量并增加 T 移U 合 金 的室温抗 弯强 度 和 塑性 ; 当忆 的添加 量超 过其在 T 沙U 合 金 中的 固溶度 时 . 将形 成新 的 iT 一 iA 一 Y 三元 化 合 物 , 反而会降低 T 沙U 合金 的室 温强度和 塑性 . 关键词 显微组织 , 力 学性能 , 忆 / 铁铝合金 中图分类号 1’( 3 1 .46 2 o f y 一 Ad d it i o n o n M i cor s t r u ct ur e a dn M ce h a ih ca l P or pe rt ies o f T IIA 一 B a s e lA l o yS aY n g z h ihs a n 夕 1 ) hZ a 叩 uF z h o n g R即 L ib i n l ) z h ou 尺on 那 h a n g l ) uY z on 那h en l ) l ) D e P a rt me n t o f M e t a ll u r g y , U S T B , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , P R C 2 ) C o ll e g e o f L ig h t I n d u s t r y a n d B u i ld i n g M a t e r i a l s , B e i j i n g U n i o n U n i v e rs i t y A B S T R A C T ( T i 、 lA 、 ) , o 一 、 Y 、 t e rn a r y a ll o y s w it h v a r i o u s Y co n t e n t ( x ( a t o m ) = O 一 2 . 0 % ) w e er d es i g n e d a n d s me lt . T h e e fe e t o f y 一 a d d it i o n o n m i e r o s t r u e t u er a n d me c h a n i - ca l P r o P e r t ies o f T I IA a ll o y s a r e i n v es t i g a t e d b y me t a ll o g r a P h y , s ca n n i n g e l e c t r o n m i e r o - s co P e , 3 一 P o i n t b e n d i n g t es t s a n d 5 0 o n . T h e r es u lt s ’ s h o w t h a t t h e y 一 a d d i t i o n e a n e h a n g e t h e 而c or s t r u e t u r e o f T IAI a ll o y s s u c h a s if n i n g t h e g r a i n s i z e o f 7 T IAI a n d P r o mo t i n g t h e fo mr a t i o n o f 下+ “ 2 l a n u n e ll a r s t r u e t u r e : Y i n s u it a b l e a d d it i o n a m o u n t ca n a b s o r b i n t e sr t it i a l a t o ms s u e h a s 0 a n d N a n d im P r o v e s t r e n g t h a n d d u c t ilit y o f T IAI a ll o y s a t a m b i e n t t e m P e r a t u r e ; T h e s t r e n g t h a n d d u e t ilit y o f T IA I a ll o y s w ill d e - e er a s e b e ca u s e o f t h e fo an t i o n o f n e w t e r n a r y c o m Po u n d s w h e n y 一 a d d it i o n a m o u n t e x ce e d s it s s o lid s o l u b ilit y i n T IA I a ll o y s . K E Y W O R D S 而e r o s t r u c t u r e , me e h a n ica l P r o P e r t i es , y t t r i u m / t it a n i u m 一 a l u m i n i u m a ll o y s 下T闪(L 10 ) 型合金 因其低 的室温 塑性 和 断裂韧 性 , 限制 了 它在 实 际 中的 应 用 . 为 了 改 善 1望玛 一 10 一 12 收稿 第一 作者 男 27 岁 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 05. 005

Vol.17 No.5 杨志尚：添加钇对TA】合金组织和性能的影响 425. TA1合金的室温塑性和断裂韧性国内外主要采用合金化和显微组织控制等方法·合金化的 目的在于通过添加固溶合金元素增加其易滑移系，改变其晶体结构和晶粒形貌，或通过微合 金化元素强化晶界.常用的合金化元素有Mn、V、Cr、Nb、Mo、Zr、B等I显微组织 形貌的控制主要通过调整TiA1合金中Ti、Al元素的相对含量，适量引人第二相x,(Ti,A) 相，并通过热机械处理等工艺，控制显微组织从而改善其力学性能).这些研究在改善TA1合金 室温塑性和断裂韧性的方面已取得了很大进展，但距TA!合金的实际应用还有很大一段距离， 本研究受稀土在钢中应用的启发，将钇添加入TiAl合金中，研究了添加钇对TAl合金 显微组织形貌和力学性能的影响，初步探讨了稀土元素改善TA!合金室温塑性和断裂韧性 的可行性· 1实验过程 用钨电极非自耗水冷铜坩埚电弧炉在氩气气氛下熔炼成分为(Ti0Al)m-xYx(cm/% =0,0.05,0.1,0.5,1.0,1.5,2.0)的合金.所用原材料为海绵钛(99.8%)，高纯铝(>99.99%) 和金属钇(99.8%)·所熔炼合金的 表1合金当量设计成分（原子）/% 设计成分见表l.为保证熔炼合金成TiAl 199.9599.9099.5099.0098.5098.00 分的均匀性，合金被反复熔炼3Y 00.050.100.501.001.502.00 次.每个合金锭重约40g,熔炼前后 损失小于0.1g,熔炼合金成分基本等于设计成分· 将所熔炼的合金在1050℃下真空扩散退火处理7d.在处理后的合金上用线切割机切 割出金相样品和三点抗弯试样，金相试样用2.5%HNO,+2.5%HF+H,0溶液浸蚀，用 Versamet--2型光学显微镜和扫描电镜观测显微组织，三点抗弯试验在LLOYD20O0R型材 料试验机上进行，样品尺寸为4mm×4mm×20mm,试验支点跨度为16mm,加载速度为 了5×105ms.抗弯试样断口形貌用扫描电镜观察.为研究添加钇对TiAl合金中O、N等 间隙原子的影响，采用美国LECO公司TC-136型氧、氨测定仪测定了TiA合金中O、N 含量，灵敏度为10~？.采用脉冲加热，测氧用红外吸收法，定氮用热导法· 2实验结果和讨论 2.1添加钇对合金中间隙原子含量的影响 添加不同量的钇对TiA1合金中间隙原子O、N 表2钇对间隙原子O、N的影响 含量的影响结果见表2.从表2中可看到，添加微量 合金中Y(atom) co,×106cN,×10-6 的钇（原子）(0.1%)时，能较明显减少TiA合金 添加量/% 中O、N等间隙原子的含量；但当钇（原子）添加 0 420 不 量较多(>0.1%)时，TiA1合金中O、N的含量反 0.10 280 45 而增多，且随钇添加量的增多而急剧增加.TA1合 0.50 510 135 金中O、N等间隙原子含量的增加对合金塑性的改 1.00 1120 270 善十分不利，特别是当O含量超过370×106时，会 1.50 1430 375

vo l . 17 N o . 5 杨志 尚: 添 加 忆对 Ti 月 合金组织 和性能 的影 响 · 4 25. T IAI 合金 的室 温塑性 和断裂韧性 国 内外 主要 采 用 合金 化 和 显微 组 织 控 制等 方法 . 合金 化 的 目的在 于通 过添 加固溶 合金元 素增 加其 易滑 移系 , 改 变其晶体结 构 和晶粒形 貌 , 或 通过微合 金 化元素强 化 晶界 l ’ ] . 常 用 的合金 化元 素有 M n 、 V 、 C r 、 Nb 、 M o 、 Z r 、 B 等 [ , ] . 显 微组 织 形 貌 的 控 制 主要 通 过调 整 IT IA 合金 中 iT 、 lA 元 素 的相对 含 量 , 适 量 引 入 第 二 相 : : 汀i 3 AI ) 相 , 并 通过热 机械处理等工艺 , 控制显微组织从而改善其力学性能 I ’ 】 . 这些研究在改善 IT AI 合金 室 温塑 性和断裂韧性 的方 面 已取 得 了很大 进展 , 但距 T湘 合金 的实际应用还有很大一段距离 . 本研究 受 稀 土在钢 中应用 的启发 , 将 忆添 加人 IT AI 合金 中 , 研 究 了 添 加 忆 对 IT AI 合 金 显 微组织形貌和力学性 能的影 响 , 初 步探讨 了稀 土元素改善 IT AI 合金 室 温 塑性 和 断 裂 韧 性 的可 行性 . 1 实验过程 用 钨电极非 自耗水 冷 铜柑涡 电弧 炉 在 氢 气气 氛下 熔炼 成 分 为 (iT 、 lA 护 10 一 : xY (x ~ /% 二 0 , .0 05 , 0 . 1 , .0 5 , 1 . 0 , 1 . 5 , .2 0) 的合 金 . 所 用 原 材料 为海 绵 钦 ( 9 .8 % ) , 高纯铝 ( > 9 .9 9 % ) 和 金 属 忆 (9 .9 8 % ) . 所 熔 炼 合 金 的 表 l 合金 当 , 设计成分 (原子 l) % 设 计成 分见表 1 · 为 保证熔 炼合金 成 iT , 川* 1 9 .95 .9 90 9 . 50 .9 0 98 .5 0 98 · o 分 的 均 匀 性 , 合 金 被 反 复 熔 炼 3 Y 0 .0 05 .0 10 .0 50 L o L 50 .2 0 次 . 每个 合金 锭 重 约 4 0 9 , 熔炼前 后 损 失 小 于 0 . 1 9 , 熔 炼合金成 分基 本等于 设计成分 . 将所熔炼的合金 在 1 0 50 ℃ 下真 空扩散 退火 处理 7 d . 在 处理 后 的合金 上 用 线 切 割 机 切 割 出金 相 样 品 和 三 点抗 弯试 样 . 金 相 试 样 用 .2 5 % H N 0 3 + .2 5 % H F 十 H户 溶 液 浸 蚀 . 用 、 乞巧以 n r t 一 2 型 光学 显微 镜和 扫描 电镜观 测显 微 组 织 . 三 点 抗 弯试 验在 L L O Y D 2 0() 0 R 型 材 料 试验 机 上进 行 , 样 品尺寸 为 4 ~ x 4 n 卫n x 20 n 刀刀 , 试验 支 点 跨 度 为 16 m m , 加 载 速 度 为 了 s x 1o 巧 m s/ . 抗 弯试 样 断口 形貌 用扫 描 电镜 观 察 . 为研究 添 加 忆 对 IT AI 合金 中 0 、 N 等 间 隙原子 的影 响 , 采 用美 国 L E C O 公 司 T C 一 13 6 型氧 、 氮测 定 仪 测 定 了 IT AI 合 金 中 O 、 N 含量 , 灵敏 度 为 10 ’ 7 . 采 用脉冲 加热 , 测 氧用红 外吸 收法 , 定 氮用热 导法 . 2 . 1 实验结 果和 讨论 添 加铭对合金 中间隙原 子含 t 的影 响 添 加 不 同 量 的 忆 对 IT iA 合 金 中 间 隙 原子 0 、 N 含量 的影 响结果 见 表 2 . 从表 2 中可看到 , 添 加 微 量 的忆 (原 子 ) ( 0 . 1 % ) 时 , 能 较 明 显 减 少 iT 月 合金 中 0 、 N 等间隙原子 的 含量 ; 但 当忆 (原子 ) 添 加 量 较 多 ( > 0 . 1 % ) 时 , IT AI 合 金 中 O 、 N 的含 量 反 而 增 多 , 且 随忆 添 加 量 的 增 多 而 急 剧 增 加 . IT AI 合 金 中 O 、 N 等 间隙 原 子 含 量 的增 加 对合 金 塑性 的 改 善 十分 不利 , 特别 是 当 O 含量 超过 3 70 x lo 一 “ 时 , 会 表 2 忆对 间隙原子 O 、 N 的影响 合金 中 Y (碑t o m) 添加量 /% e o , x 10 一 6 c 、 , x 10 一 6 0 420 73 4527035135 0 . 10 420 2 80 510 1 1 20 1 4 30 印50 nU11

二

vo l . 17 N o . 5 杨志 尚 :添 加 忆对 iT 月 合金组织 和性能 的影 响 · 4 25. T IAI 合金 的室 温塑性 和断裂韧性 国 内外 主要 采 用 合金 化 和 显微 组 织 控 制等 方法 . 合金 化 的 目的在 于通 过添 加固溶 合金元 素增 加其 易滑 移系 , 改 变其晶体结 构 和晶粒形 貌 , 或 通过微合 金 化元素强 化 晶界 l ’ ] . 常 用 的合金 化元 素有 M n 、 V 、 C r 、 Nb 、 M o 、 Z r 、 B 等 [ , ] . 显 微组 织 形 貌 的 控 制 主要 通 过调 整 IT IA 合金 中 iT 、 lA 元 素 的相对 含 量 , 适 量 引 入 第 二 相 : : 汀i 3 AI ) 相 , 并 通过热 机械处理等工艺 , 控制显微组织从而改善其力学性能 I ’ 】 . 这些研究在改善 IT AI 合金 室 温塑 性和断裂韧性 的方 面 已取 得 了很大 进展 , 但距 T湘 合金 的实际应用还有很大一段距离 . 本研究 受 稀 土在钢 中应用 的启发 , 将 忆添 加人 IT AI 合金 中 , 研 究 了 添 加 忆 对 IT AI 合 金 显 微组织形貌和力学性 能的影 响 , 初 步探讨 了稀 土元素改善 IT AI 合金 室 温 塑性 和 断 裂 韧 性 的可 行性 . 1 实验过程 用 钨电极非 自耗水 冷 铜柑涡 电弧 炉 在 氢 气气 氛下 熔炼 成 分 为 (iT 、 lA 护 10 一 : xY (x ~ /% 二 0 , .0 05 , 0 . 1 , .0 5 , 1 . 0 , 1 . 5 , .2 0) 的合 金 . 所 用 原 材料 为海 绵 钦 ( 9 .8 % ) , 高纯铝 ( > 9 .9 9 % ) 和 金 属 忆 (9 .9 8 % ) . 所 熔 炼 合 金 的 表 l 合金 当 , 设计成分 (原子 l) % 设 计成 分见表 1 · 为 保证熔 炼合金 成 iT , 川* 1 9 .95 .9 90 9 . 50 .9 0 98 .5 0 98 · o 分 的 均 匀 性 , 合 金 被 反 复 熔 炼 3 Y 0 .0 05 .0 10 .0 50 L o L 50 .2 0 次 . 每个 合金 锭 重 约 4 0 9 , 熔炼前 后 损 失 小 于 0 . 1 9 , 熔 炼合金成 分基 本等于 设计成分 . 将所熔炼的合金 在 1 0 50 ℃ 下真 空扩散 退火 处理 7 d . 在 处理 后 的合金 上 用 线 切 割 机 切 割 出金 相 样 品 和 三 点抗 弯试 样 . 金 相 试 样 用 .2 5 % H N 0 3 + .2 5 % H F 十 H户 溶 液 浸 蚀 . 用 、 乞巧以 n r t 一 2 型 光学 显微 镜和 扫描 电镜观 测显 微 组 织 . 三 点 抗 弯试 验在 L L O Y D 2 0() 0 R 型 材 料 试验 机 上进 行 , 样 品尺寸 为 4 ~ x 4 n 卫n x 20 n 刀刀 , 试验 支 点 跨 度 为 16 m m , 加 载 速 度 为 了 s x 1o 巧 m s/ . 抗 弯试 样 断口 形貌 用扫 描 电镜 观 察 . 为研究 添 加 忆 对 IT AI 合金 中 0 、 N 等 间 隙原子 的影 响 , 采 用美 国 L E C O 公 司 T C 一 13 6 型氧 、 氮测 定 仪 测 定 了 IT AI 合 金 中 O 、 N 含量 , 灵敏 度 为 10 ’ 7 . 采 用脉冲 加热 , 测 氧用红 外吸 收法 , 定 氮用热 导法 . 2 . 1 实验结 果和 讨论 添 加铭对合金 中间隙原 子含 t 的影 响 添 加 不 同 量 的 忆 对 IT iA 合 金 中 间 隙 原子 0 、 N 含量 的影 响结果 见 表 2 . 从表 2 中可看到 , 添 加 微 量 的忆 (原 子 ) ( 0 . 1 % ) 时 , 能 较 明 显 减 少 iT 月 合金 中 0 、 N 等间隙原子 的 含量 ; 但 当忆 (原子 ) 添 加 量 较 多 ( > 0 . 1 % ) 时 , IT AI 合 金 中 O 、 N 的含 量 反 而 增 多 , 且 随忆 添 加 量 的 增 多 而 急 剧 增 加 . IT AI 合 金 中 O 、 N 等 间隙 原 子 含 量 的增 加 对合 金 塑性 的 改 善 十分 不利 , 特别 是 当 O 含量 超过 3 70 x lo 一 “ 时 , 会 表 2 忆对 间隙原子 O 、 N 的影响 合金 中 Y (碑t o m) 添加量 /% e o , x 10 一 6 c 、 , x 10 一 6 0 420 73 4527035135 0 . 10 420 2 80 510 1 1 20 1 4 30 印50 nU11

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vo l . 71 N o . 5 杨志 尚 :添 加 忆对 Ti 月 合金组织 和性能 的影 响 · 4 2.5 T IAI 合金 的室 温塑性 和断裂韧性 国 内外 主要 采 用 合金 化 和 显微 组 织 控 制等 方法 . 合金 化 的 目的在 于通 过添 加固溶 合金元 素增 加其 易滑 移系 , 改 变其晶体结 构 和晶粒形 貌 , 或 通过微合 金 化元素强 化 晶界 l ’ ] . 常 用 的合金 化元 素有 M n 、 V 、 C r 、 Nb 、 M o 、 Z r 、 B 等 [ , ] . 显 微组 织 形 貌 的 控 制 主要 通 过调 整 IT IA 合金 中 iT 、 lA 元 素 的相对 含 量 , 适 量 引 入 第 二 相 : : 汀i 3 AI ) 相 , 并 通过热 机械处理等工艺 , 控制显微组织从而改善其力学性能 I ’ 】 . 这些研究在改善 IT AI 合金 室 温塑 性和断裂韧性 的方 面 已取 得 了很大 进展 , 但距 T湘 合金 的实际应用还有很大一段距离 . 本研究 受 稀 土在钢 中应用 的启发 , 将 忆添 加人 IT AI 合金 中 , 研 究 了 添 加 忆 对 IT AI 合 金 显 微组织形貌和力学性 能的影 响 , 初 步探讨 了稀 土元素改善 IT AI 合金 室 温 塑性 和 断 裂 韧 性 的可 行性 . 1 实验过程 用 钨电极非 自耗水 冷 铜柑涡 电弧 炉 在 氢 气气 氛下 熔炼 成 分 为 (iT 、 lA 护 10 一 : xY (x ~ /% 二 0 , .0 05 , 0 . 1 , .0 5 , 1 . 0 , 1 . 5 , .2 0) 的合 金 . 所 用 原 材料 为海 绵 钦 ( 9 .8 % ) , 高纯铝 ( > 9 .9 9 % ) 和 金 属 忆 (9 .9 8 % ) . 所 熔 炼 合 金 的 表 l 合金 当 , 设计成分 (原子 l) % 设 计成 分见表 1 · 为 保证熔 炼合金 成 iT , 川* 1 9 .95 .9 90 9 . 50 .9 0 98 .5 0 98 · o 分 的 均 匀 性 , 合 金 被 反 复 熔 炼 3 Y 0 .0 05 .0 10 .0 50 L o L 50 .2 0 次 . 每个 合金 锭 重 约 4 0 9 , 熔炼前 后 损 失 小 于 0 . 1 9 , 熔 炼合金成 分基 本等于 设计成分 . 将所熔炼的合金 在 1 0 50 ℃ 下真 空扩散 退火 处理 7 d . 在 处理 后 的合金 上 用 线 切 割 机 切 割 出金 相 样 品 和 三 点抗 弯试 样 . 金 相 试 样 用 .2 5 % H N 0 3 + .2 5 % H F 十 H户 溶 液 浸 蚀 . 用 、 乞巧以 n r t 一 2 型 光学 显微 镜和 扫描 电镜观 测显 微 组 织 . 三 点 抗 弯试 验在 L L O Y D 2 0() 0 R 型 材 料 试验 机 上进 行 , 样 品尺寸 为 4 ~ x 4 n 卫n x 20 n 刀刀 , 试验 支 点 跨 度 为 16 m m , 加 载 速 度 为 了 s x 1o 巧 m s/ . 抗 弯试 样 断口 形貌 用扫 描 电镜 观 察 . 为研究 添 加 忆 对 IT AI 合金 中 0 、 N 等 间 隙原子 的影 响 , 采 用美 国 L E C O 公 司 T C 一 13 6 型氧 、 氮测 定 仪 测 定 了 IT AI 合 金 中 O 、 N 含量 , 灵敏 度 为 10 ’ 7 . 采 用脉冲 加热 , 测 氧用红 外吸 收法 , 定 氮用热 导法 . 2 . 1 实验结 果和 讨论 添 加铭对合金 中间隙原 子含 t 的影 响 添 加 不 同 量 的 忆 对 IT iA 合 金 中 间 隙 原子 0 、 N 含量 的影 响结果 见 表 2 . 从表 2 中可看到 , 添 加 微 量 的忆 (原 子 ) ( 0 . 1 % ) 时 , 能 较 明 显 减 少 iT 月 合金 中 0 、 N 等间隙原子 的 含量 ; 但 当忆 (原子 ) 添 加 量 较 多 ( > 0 . 1 % ) 时 , IT AI 合 金 中 O 、 N 的含 量 反 而 增 多 , 且 随忆 添 加 量 的 增 多 而 急 剧 增 加 . IT AI 合 金 中 O 、 N 等 间隙 原 子 含 量 的增 加 对合 金 塑性 的 改 善 十分 不利 , 特别 是 当 O 含量 超过 3 70 x lo 一 “ 时 , 会 表 2 忆对 间隙原子 O 、 N 的影响 合金 中 Y (碑t o m) 添加量 /% e o , x 10 一 6 c 、 , x 10 一 6 0 420 73 4527035135 0 . 10 420 2 80 510 1 1 20 1 4 30 印50 nU11

·428 北京科技大学学报 1995年No.5 的穿晶解理断口；添加少量钇（原子）(0.1%)时，合金断口仍是明显的穿晶解理断口，但 带有许多解理小平面；随着钇（原子）含量增加(05%)时，断口形貌呈穿晶解理与晶界 断裂混合断口.当钇（原子）含量增加到2.0%时，由于三元化合物在晶界大量析出，从而 导致TAl合金在晶界脆性断裂， 通过以上研究可知，适量钇的添加能减少合金中O、N等间隙原子、促进Y+x,层状组 织的形成和y晶粒的细化从而提高T1合金的室温断裂强度和塑性；但过量的钇的添加反 而会降低TiAl合金的室温强度和塑性，因此确定钇在TiAl合金中合适的添加量对改善TA1 合金的室温强度和塑性非常重要， 3结论 (I)钇的添加能改变TA1合金显微组织形貌，使TA1合金品粒细化，促进y+a,层状 组织的形成；当钇的添加超过其在TiA合金中的固溶度时，将在TiA!合金中形成新的稀 土三元化合物相. (2)适量的钇的添加能吸收TA1合金中O、N等间隙原子；但当钇添加量过多时，反 而会增加TiAI合金中O、N含量. (3)适量的钇（原子）（≤1.0%）能增加Ti1合金的室温强度和韧性，但过量的钇的 添加反而会降低TA1合金的室温强度和韧性， 参考文献 1 Naka S,Thomas M,Khan T.Potential and Prospects of Some Intermetallic Compounds for Structural Applications.MST,1992,8:291 2 Kimura M,Hashimoto K,Morikawa H.Study on Phase Stability in Ti-Al-X Systems at High Temperatures.Materials Science and Engineering,1992,A152:54 3 Kim Y W.Intermetallic Alloys Based on Gamma Titanium Aluminides.J Met,1989(1):24 4 Kawabata T,Tadano M,Izumi O.Effect of Purity and Second Phase on Ductility of TiAl.Scr Metall,1988,22:1725 ◇t⊙t⊙t⊙t⊙◇⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙ (上接417页) Steels.Metall Trans,1975,6A:1997 2 Hannerz N E.Critical Hot Plasticity and Transverse Cracking in Continuous Slab Casting with Particular Reference to Composition.Trans ISIJ,1985(2):149 3 JlaHckas K A,KyHxoBa JI B,ApoBo BB.BIIHAHHe IIpHMeCHbIx K JlerHpylowHx MHKpoloraBoK Ba CrpyxTpy n CBoicTBa Cr-Mo-V-CTaJH.MMTM,1985,1:15 4山村英明等.溶钢DA浓度仁士石介在物の组成变化七变形举动.铁上钢，1985(12)：1008 5若松茂雄，炭素钢方本U低合金钢中②微量7儿氵二子4刀状态分析.铁上钢，1971（⑧）：1360

· 4 28 一 北 京 科 技 大 学 学 报 19 95 年 N o . 5 的 穿晶解理 断口 ; 添加 少量 忆 ( 原子 ) ( 0 . 1 % ) 时 , 合金 断口 仍是 明显 的穿 晶解理 断口 , 但 带有许多 解理 小平 面 ; 随着 忆 ( 原子 ) 含量 增加 (.0 5 % ) 时 , 断 口 形 貌呈 穿 晶解 理 与 晶界 断裂混合断 口 . 当忆 (原子 ) 含 量增 加到 2 .0 % 时 , 由于三元 化合物在 晶界大量 析 出 , 从 而 导致 T i月 合金 在晶 界脆性 断裂 . 通过 以 上 研究 可知 , 适量 忆 的添 加能减少合金 中 0 、 N 等间 隙原子 、 促 进 下+ : : 层 状 组 织 的形成和 7 晶粒 的细 化从而提 高 T闪 合金的室 温断裂 强度 和 塑性 ; 但 过 量 的忆 的添 加 反 而 会降低 T IAI 合金 的室 温强 度和 塑性 . 因此确定 忆在 T闪 合金 中合适 的 添加 量 对改 善 T 口U 合金 的室 温强 度和 塑性 非 常重要 . 3 结论 ( l) 忆的添加 能改 变 T IAI 合 金显 微组 织形 貌 , 使 T闪 合 金 晶粒 细 化 , 促 进 下+ 戊 : 层状 组织 的形 成 ; 当忆 的 添加超 过其在 T l月 合 金 中 的 固 溶度 时 , 将 在 T IAI 合金 中形 成 新 的稀 土三 元化合物 相 . ( 2) 适量 的忆 的 添加 能吸 收 IT iA 合 金 中 O 、 N 等 间 隙 原 子 ; 但 当忆 添加 量 过 多 时 , 反 而 会增加 T闪 合金 中 O 、 N 含量 . ( 3) 适量 的 忆 (原子 ) ( 蕊 1 . 0 % ) 能 增 加 IT AI 合 金 的室 温 强 度 和 韧性 , 但 过量 的忆 的 添 加反而 会 降低 T IAI 合金 的室 温强 度和韧 性 . 参 考 文 献 N砍 a s , T h o am s M , K h a n T . P o t e n t i a l a n d P or s P e e st o f S o me I n t e mr e alt li e C o m P o u n d s fo r S t ucr t ur a l A P P li ca t i o ns . M S T , 1 99 2 , 8 : 29 1 K i m ur a M , H as h i om t o K , M o r ik a w a H . S t u d y o n P h as e S t a b i li t y i n T i 一 lA 一 X S ys t e ms a t H ig h eT m P e ar t u esr . M a te r i a is S e i e n e a nd En g i n e e r i n g , 19 9 2 , A 1 52 : 54 K i m Y W . I n t e mer at ll i e lA l o yS B a s e d o n G a ma T i t a n i u m lA u 而 n id es . J M e t , 19 89 ( l ) : 24 K a w a b a at T , T a d a n o M , I z u m i 0 . E fe e t o f P ur i ty a nd S eco n d P h a s e o n D u e t il i t y o f T IAI . S e r M e t a l l . 19 88 . 22 : 1 72 5 (上 接 4 17 页 ) S t e is . M e 认11 T ar ns , 1 9 75 , 6A : 19 9 7 2 Ha n n e rz N E . C ir t ica l H o t P l a s ti e i t y a dn T r a ns ve rs e C r a e k ign i n C o n t i n u o us S l a b C as ti n g iw t h P a rt i e ul a r R e fe re n ce t o C o m P o s i t i o n . T r a ns I S I J , 19 8 5 (2) : 14 9 3 几成 K a , K A , K y 几袱o B a 几 B , 只阳 B o 益 B B . B 月 H 匆 毗 fl p H碑 e 枷 x H 几 r 即yOI 坦取 M H K加加r a B o K 班 Cr P y 盆 T P y H Q o 盛e T B a C r 一 M o 一 V 一 C T a 月 H . M HT M , 198 5 , l : 15 4 山村英明等 . 溶钢。 【月」浓度忆 丈 石 介在物 。 组成 变化 七 变形 举动 . 铁 七钢 , 198 5 ( 1 2) : 1侧粥 5 若松茂雄 . 炭素钢 巧 丈 少低合 金钢中。 敬量 夕 儿 ￡“ 夕 人 。 状态分析 · 铁 七 钢 , 197 1(8) : 1划