鎳微合金化的鑄造Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr（原子百分?jǐn)?shù)，下同）合金進(jìn)行了熱處理工藝研究，并對鎳微合金化簡化鑄造鈦鋁合金組織均勻化、細(xì)化熱處理工藝的作用機(jī)理及含鎳的鈦鋁合金細(xì)小全層片組織的形成機(jī)理作了分析討論。
試驗(yàn)材料為含鎳（0.2～0.5）％(原子百分?jǐn)?shù)，下同)的鑄造鈦鋁合金Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr（％），采用冷坩堝真空感應(yīng)懸浮爐熔煉，重熔3次后澆入銅模得到φ40mm的鑄錠。30°扇形熱處理試樣從鑄錠上用線切割方法截取。
熱處理試驗(yàn)在0.133Pa真空下進(jìn)行。參考鑄造熱處理Ti- 46.5Al-2.5V-1.0Cr合金獲取等軸的近γ組織和細(xì)小全層片組織（fine fully lamellar-FFL）的熱處理制度，試驗(yàn)溫度和時(shí)間分別取為1150℃×（48～168）h和1370℃×（5～10）min。組織觀察在普通光學(xué)和帶偏振光的光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行。金相試樣用（體積百分?jǐn)?shù)）1％HF＋10％HNO3＋89％H2O溶液侵蝕。
觀察發(fā)現(xiàn)，(99.8～99.5)％（Ti-46.5Al-2.5V-1.0Cr）＋（0.2～0.5)％Ni的合金原始鑄態(tài)為有一定擇優(yōu)取向的全層片組織，層片團(tuán)尺寸約500～1500μm。該合金組織在1150℃×72h后即出現(xiàn)明顯的層片分段連續(xù)粗化現(xiàn)象；經(jīng)過144h等溫處理，原始粗大、不均勻的鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я＜?xì)小、基本均勻等軸的NG組織，其平均晶粒尺寸約30μm。
鎳具有擴(kuò)大鈦鋁合金γ單相區(qū)的作用，添加(原子分?jǐn)?shù))0.5％以上的鎳可以使Ti-48Al合金轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗?gamma;組織。在100倍偏振光金相顯微鏡下旋轉(zhuǎn)載物臺360°觀察到，本研究得到的NG組織中有少量的等軸α2晶粒出現(xiàn)明顯的4次明亮后消光現(xiàn)象。與文獻(xiàn)研究得到的不含鎳鈦鋁合金NG組織相比，定性地觀察可見含鎳合金NG組織中α2相數(shù)量明顯較少。
因而可以定性地說，添加0.2％～0.5％的鎳可使鈦鋁合金在1150℃下α2（或α）→γ相變驅(qū)動(dòng)力增大，則對層片組織中能量起伏的增強(qiáng)作用加大，促進(jìn)了層片結(jié)構(gòu)中層片形狀擾動(dòng)致層片間斷的發(fā)生。這些在相對較多時(shí)間產(chǎn)生的較多數(shù)量的層片內(nèi)端點(diǎn)有效地促進(jìn)了層片的分段連續(xù)粗化，從而可以使含鎳的鈦鋁合金以較簡單的熱處理工藝實(shí)現(xiàn)組織的均勻化和細(xì)化。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鈦鋁合金細(xì)小全層片組織具有最佳的綜合力學(xué)性能。因此，將得到的NG組織重新加熱到1370℃保溫5～10min后冷卻得到了層片團(tuán)細(xì)小等軸的全層片組織，其層片團(tuán)平均尺寸約為根據(jù)其層片團(tuán)為等軸狀，且略大于基體NG組織的γ晶粒尺寸，本文認(rèn)為，含鎳鑄造鈦鋁合金FFL組織的形成機(jī)理不同于不含鎳的鈦鋁合金FFL組織，而是高溫α相等軸晶粒在γ相基體上形成并略有長大后冷卻過程中按一般全層片組織形成機(jī)理產(chǎn)生的，即冷卻至α＋γ兩相區(qū)后γ相在α晶粒中片狀析出構(gòu)成γ／α層片結(jié)構(gòu)，然后在冷卻至室溫過程中轉(zhuǎn)變?yōu)?gamma;／α2層片結(jié)構(gòu)。
