定向凝固Ni-45Ti-5Al合金：抽拉速率对微观组织的影响

"抽拉速率对定向凝固Ni-45Ti-5Al合金微观组织的影响 (2011年)" 这篇论文详细探讨了抽拉速率如何影响定向凝固Ni-45Ti-5Al合金的微观组织。在这个研究中，科学家们使用了Bridgman型液态金属冷却定向凝固技术，这是一种常见的定向凝固工艺，通过控制金属熔体的冷却速度来影响其结晶过程，从而得到具有特定晶体取向的材料。 实验涉及三种不同的抽拉速率：20、100和200微米/秒。在所有这些条件下，Ni-45Ti-5Al合金的定向凝固区域都显示出了明显的柱状晶生长形态，这意味着合金的晶粒沿着特定的方向（[100]方向）有序生长，这种定向效果对于优化材料性能至关重要。此外，NiTi基体显示出对[100]方向的择优取向，而析出相Ti2Ni则倾向于沿[111]晶向生长，这表明合金内部的相分布有其特定的规律性。 随着抽拉速率的增加，Ti2Ni相的形态也发生了变化。在较低的抽拉速率下，Ti2Ni相在胞晶界上几乎是连续分布的，但在更高的速率下，这种分布变得更为分散且不连续。这可能是因为快速的冷却导致了更细小的Ti2Ni颗粒的形成，这些颗粒无法在晶界上形成连续的网络结构。 在20到200微米/秒的广泛抽拉速率范围内，合金的生长模式保持为胞状晶，固/液界面的形态没有显著改变。然而，随着抽拉速率的增加，定向胞晶组织的细化趋势明显。平均胞晶间距从20μm/s时的85微米减少到200μm/s时的25微米，表明更快的冷却速率有助于促进晶粒的细化，这对于提高合金的机械性能和耐腐蚀性等特性可能是有利的。 该研究揭示了抽拉速率在定向凝固过程中对镍钛铝合金微观组织的重要影响，特别是在调控相分布、晶粒尺寸和形态方面。这些发现对于优化材料的制备工艺，以获得所需性能的定向凝固合金具有重要的指导意义。此外，这也为未来深入研究其他合金系统以及探索新的定向凝固参数提供了理论依据。