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1鑄態(tài)組織

圖1為Ni42Ti8Al合金的鑄態(tài)組織。可以看出，合金的晶粒尺寸為50μm左右，組織由淺灰色基體和沿晶界分布的網(wǎng)狀共晶組織組成。表1為鑄態(tài)Ni42Ti8Al合金的能譜分析結(jié)果。可以看出，Ni42Ti8Al合金與Ni44Ti6Al合金的成分類似，基體均為NiTi-Al相，只是溶入的Al量有差別。根據(jù)日本學(xué)者Koizumi的研究結(jié)果，NiTi合金中融入Al，會爭奪Ti位并占據(jù)，致使析出Ti2Ni相或者Ni2TiAl相。這兩種析出相都與Al含量有密切關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)Al含量達(dá)到7%時，析出相主要為Ni2TiAl。因此，可以斷定晶界網(wǎng)狀共晶成分為NiTi和Ni2TiAl共晶產(chǎn)物，而深色析出相為Ni2TiAl[3]。圖2為Ni2TiAl相的透射電鏡觀察結(jié)果。可以看出，析出相有兩種形態(tài)分布，一種從晶體中間向外部發(fā)散分布，形態(tài)主要為橢圓形或環(huán)形，晶粒尺寸為100~200nm。另一種為交叉式分布，垂直交叉居多，有很明顯的排布規(guī)律，晶粒尺寸為50nm左右。這兩種形態(tài)均是在鑄態(tài)組織的冷卻過程中形成的。能譜與衍射分析表明，這兩種相均為Ni2TiAl，此相在富鎳區(qū)可和NiTi發(fā)生共晶反應(yīng)，通常與基體半共格或共格析出。

2熱處理對合金微觀組織的影響

圖3為Ni42Ti8Al合金經(jīng)1090℃固溶處理5h后的微觀組織。可以看出，經(jīng)固溶處理后，合金鑄態(tài)組織中的晶界共晶成分基本消失。這個結(jié)果與Ni45Ti5Al合金的結(jié)果類似。所謂固溶處理，通過使原子熱運(yùn)動，以至于使合金內(nèi)的合金元素充分?jǐn)U散，達(dá)到均勻分布的目的，并且合金的擴(kuò)散速度隨溫度的升高而增高[4]。圖4為經(jīng)不同溫度時效處理后Ni42Ti8Al合金的微觀組織。可以看出，經(jīng)600℃時效處理26h后，合金晶界處的網(wǎng)狀共晶結(jié)構(gòu)重新顯現(xiàn)，但相比鑄態(tài)合金明顯細(xì)化，晶粒尺寸稍有減小，分布相對彌散。這一溫度合金的過飽和度大，合金降低過飽和度通過加快析出相形核速率來實(shí)現(xiàn)。700℃時效處理后，組織共晶數(shù)量有所增加，且尺寸小呈彌散分布。800℃時，共晶同時長大，并且連為一體。

3力學(xué)性能

圖5為Ni42Ti8Al合金高溫壓縮屈服強(qiáng)度與時效溫度的關(guān)系曲線。可以看出，熱處理后合金的屈服強(qiáng)度有所增加，并且隨著溫度的升高，屈服強(qiáng)度先增加后下降，在700℃時效處理后達(dá)到最高值。高溫合金中，高溫強(qiáng)化相的尺寸及其分布在很大程度上影響其高溫性，通過觀察其微觀組織發(fā)現(xiàn)，Ni42Ti8Al合金由NiTi基體和網(wǎng)狀共晶組織(NiTi和Ni2TiAl)組成，NiTi與Ni2TiA共格或半共格析出。研究發(fā)現(xiàn)，Ni2TiAl相在750℃時的強(qiáng)度比TiAl和NiAl要高出3倍多，可見該方法具有沉淀強(qiáng)化作用[5]。固溶處理后的Ni2TiAl基本溶解，但是經(jīng)600℃時效處理后共晶體又重新析出，但是此時比鑄態(tài)時的晶粒要小，析出相和合金元素分布均勻，因此比鑄態(tài)時具有更好的耐高溫性。同時受溫度所限，當(dāng)時效溫度升高到700℃，合金的高溫力學(xué)性能最高。

4結(jié)論

（1）鑄態(tài)Ni42Ti8Al合金由基體和晶界網(wǎng)狀共晶體組成，形成沉淀強(qiáng)化作用，增強(qiáng)其高溫性能。（2）經(jīng)高溫固溶處理后，Ni42Ti8Al合金中的共晶相全部溶解。經(jīng)時效處理后，新晶界重新析出，并且在700℃時效處理后分布更加均勻和彌散。（3）Ni42Ti8Al合金的屈服強(qiáng)度隨時效處理溫度的升高而先升高后下降，在700℃時取得最高值。

作者：衛(wèi)江紅 單位：德州學(xué)院 機(jī)電工程系