题目：凝固工艺对Ti-47Al-2Cr-2Nb合金定向凝固组织的影响

由于Ti-Al合金具有比强度高、耐高温、抗氧化以及优异的弹性模量和抗蠕变性能，被认为是航空领域最值得关注的结构材料。但其形成的组织多种多样，相应的力学性能波动很大，晶粒取向和片层取向是影响Ti-Al合金性能的重要因素，通过对PST晶体研究表明，片层取向与柱状晶生长方向平行时，合金可以获得强度和塑性的最佳综合性能，但PST晶体的制取工艺复杂且所得试棒尺寸有限，因此本课题希望寻求单纯通过控制凝固工艺来控制晶粒和片层生长的方法。 基于Ti-47Al-2Cr-2Nb合金，采用液态金属冷却法定向凝固技术（LMC法），通过在凝固过程中控制加热温度、抽拉速度和抽拉距离等条件，利用EPMA、SEM、EDS和金相显微镜等实验设备，研究了这些凝固条件对Ti-47Al-2Cr-2Nb合金定向凝固组织的影响。结果表明： 在抽拉速度5mm/min的条件下，随着加热温度的升高，柱状晶晶粒尺寸增大，温度的升高有利于柱状晶的稳定生长，但温度过高会使径向热流影响加剧，造成柱状晶晶粒生长的偏移；在抽拉速度5mm/min和抽拉速度10mm/min的条件下，凝固初生相绝大部分为β相，凝固过程中以胞枝晶混合生长为主，随着加热温度的升高，枝晶结构减少，胞晶组织增加，枝晶间距逐渐减小；在加热温度1580℃下随着抽拉速度的增加，柱状晶晶粒尺寸先减小后增大；在加热温度1650℃下随着抽拉速度的增加，柱状晶晶粒尺寸逐渐增大，且增加速度逐渐减慢；低速抽拉时定向生长主要以胞晶形态生长，随着抽拉速度的增加，枝晶形态所占比例逐渐增加；在加热温度1580℃抽拉速度1.2mm/min时凝固初生相部分为α相；在加热温度1650℃条件下，固液界面前沿组织形态，低速抽拉以胞晶形态为主，随着抽拉速度的增加以胞枝晶混合生长，枝晶所占比例逐渐增加；加热温度的升高有利于与生长方向成大角度片层的生长，而抽拉速度对片层取向影响较小。