定向凝固用BaZrO₃复合模壳致密性及抗TiAl侵蚀性

李凯¹，熊富豪¹，陈光耀²，张如林³，鲁雄刚^1,4，李重河^1,4

1. 上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室2. 上海大学材料基因组研究所3. 上海电机学院4. 上海特种铸造工程技术研究中心

摘 要：TiAl合金具有高化学活性,与传统的耐火材料会发生不同程度的化学反应,并限制其在定向凝固铸件中的生产应用。以自合成的BaZrO₃粉料作为模壳面层耐火材料（钇溶胶为粘结剂）,Al₂O₃为背层耐火材料（硅溶胶为粘结剂）制备BaZrO₃复合模壳。研究BaZrO₃粒度对模壳面层致密性的影响、合金定向凝固过程后渗透层形貌以及合金中的污染元素含量。通过光学显微镜（OM）、扫描显微镜（SEM）、能谱（EDS）仪、X射线衍射（XRD）仪、阿基米德原理、电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）和氮氧仪（IGI,LECOTC-436）等手段分析面层微观组织结构及孔隙率、模壳与合金界面组织形貌以及成分、合金污染元素的含量。结果表明,细粒度颗粒作为涂层的模壳经过高温烧结后涂层表面更加致密光滑,颗粒之间孔隙数量减少及尺寸减小,孔隙率由优化前的17.3%降低为13.5%;优化后模壳的面层厚度从1000μm（2层）提高为3500μm （4层）;BaZrO₃面层与Al2O₃背层之间的粘结层厚度从300μm提高至1200μm,面层与背层基体粘结性增强;优化后模壳与合金的界面渗透层从优化前的900μm降低为300μm,合金熔体的渗透被限制在模壳面层,无合金液渗入背层;合金中的Ba、Zr、O含量由89、16800、7586μg/g减小为28、4760、3690μg/g。

关键词：TiAl合金;BaZrO₃;致密性;界面渗透层;