改善铸造 Ti$_2$AlNb 合金流动性的成分优化方法及其机理研究
材料科学
2023-01-24 v1
摘要
本文研究了 Al、Nb 主元素以及 Fe、Mo、W、Co、B、Si 及其含量对 Ti-22Al-25Nb 合金流动性的影响。通过热力学软件计算影响 TiAlNb 合金流动性的热物理参数、流动性数值模拟试验以及优化合金流动性验证试验，筛选出了有利于改善流动性的成分。最后讨论了合金流动性的改善机理。结果表明，适当降低 Nb 元素比降低 Al 元素更有利于改善流动性。添加微量 Fe、B 和 Si 元素有利于改善流动性，其中 B 元素的改善效果最好，而添加微量 Mo、W、Co 不利于改善流动性。TiAlNb 合金的停止机制为宽结晶温度范围合金的停止机制。最有利于改善流动性的成分为 Ti-22Al-24Nb-0.1B。流动性改善的主要原因有两方面：一方面，减少 1at% Nb 并添加 0.1at% B 不仅增加了合金的过热度和结晶潜热，还降低了熔体粘度和热导率，从而改善了流动性。另一方面，TiB 相细化了晶粒，细晶粒阻止枝晶生长为发达枝晶网络，抑制了凝固区宽度增加对流动性的不利影响，降低了熔融金属的流动阻力，进一步改善了合金的流动性。
引用
@article{arxiv.2301.09499,
title = {Study on the composition optimization method for improving the fluidity of cast Ti$_2$AlNb alloy and its mechanism},
author = {Zhang Jian and Zhang Xiwen and Wang Hongwei and Wu Mengwei and Ma Xiong and Liang Xiaobo and Zhang Jianwei and Liu Ruiping and Sun Zhimin and Zhang Ji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.09499},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 14 figures, research paper