Nb10Ti61Co29包共晶合金定向凝固组织演化及其凝固路径模拟计算

选择包共晶点附近的Nb10Ti61Co29合金为研究对象,利用Bridgman定向凝固技术对其开展了一系列定向凝固实验(v=1,3,5,15,30,70 μm/s),然后利用XRD、SEM和EDS等分析了不同生长速率下的凝固组织,阐明定向凝固组织演化规律,最终得出相应的凝固机理.结果 表明,不同生长速率下合金的凝固组织均包含初始过渡区、稳态生长区以及淬火区.随着生长速率的逐渐增大,初始过渡区上初始生长界面轮廓越来越清晰,并逐渐趋于平直状态,伴随上述变化,稳态生长区与初始过渡区关联性逐渐变小;其次,随着生长速率逐渐增大,合金淬火界面依次经历平界面向胞状晶再到树枝晶的转变,其中,淬火界面在生长速率为1 μm/s时呈平直状态,在生长速率为3和5μm/s时,淬火界面大致呈胞状,当生长速率进一步增大时淬火界面呈现典型的枝晶生长;最后,利用CALPHAD方法计算得出了该合金在平衡凝固过程中会依次发生如下4个凝固反应:(1) L→α-Nb;(2)二元共晶反应L→α-Nb+TiCo;(3)三元包共晶反应L+TiCo→α-Nb+Ti2Co;(4)二元共晶反应L→α-Nb+Ti2Co.