学科专业：材料学

论文题目：TiAl合金片层形成及耦合生长行为研究

答 辩 人：李晓磊

指导教师：李金山 教授

时    间：2018年11月30日上午10: 00

地    点：西工大友谊校区公字楼334

一、学位论文简介

室温塑性低和因组织均匀性差造成的高温性能不足是限制γ-TiAl合金进一步扩大应用的主要因素。对合金片层组织进行调控是改善合金室温塑性和提高其高温性能的有效途径，因此为实现γ-TiAl合金的组织调控，需要对片层组织的形成和γ片层的生长进行深入了解和认识。片层组织形成和γ片层生长是处于较高温度的动态过程，这使得已往的研究都是建立在使用间接方法获得的实验结果基础之上的，阻碍了对该过程的充分认识。因此，对该过程进行直接的实时观察并分析组织演变过程中的晶体学信息，对深入了解γ-TiAl合金组织演变规律并掌握其相变机制具有重大意义。鉴于此，本文采用高温原位观察与高温淬火实验相结合的方法研究了不同冷却速度下Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中片层组织的形成和γ片层的生长行为。

本文取得的主要创新与贡献如下：

(1) 揭示了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中γ片层生长行为特点和片层组织演变规律。发现γ片层择优选择成对生长，并且成对生长的γ片层具有相反的堆垛顺序。γ片层连续成对析出时，生长对之间的距离决定了片层厚度，当生长对中两个片层一前一后生长时，领先生长的片层具有更大的厚度。

(2) 揭示了γ片层析出所产生的表面浮凸的台阶精细结构及其形成机理。发现不同厚度的γ片层所产生的表面浮凸可分为三种类型，揭示了γ片层生长的扩散台阶生长的本质。证实γ片层在生长初期兼有切变相变机制的性质，阐明了表面浮凸台阶结构的形成机理。

(3) 阐释了γ片层析出和生长过程中结构转变和成分转变的特点，提出了γ片层单侧增厚的生长机制。分析了高温阶段析出和较低温度均匀析出的γ片层晶核形核过程的异同。揭示α→γ相变兼有切变相变和扩散相变机制的性质。阐明了合金元素的定向扩散和一侧界面的稳定性降低是γ片层单侧增厚的本质原因。

二、攻读博士学位期间以第一作者（或导师第一）发表的与学位论文相关的学术论文

[1] 第一作者. Atomic-scale understanding of the unilateral thickening of γ lamellae during α to γ phase transformation in Ti48Al2Cr2Nb alloy. Materials Letters, 2018, 229: 202-205. (SCI: 000441401500051)

[2] 第一作者. The displacive-diffusive formation of single-tilt surface reliefs produced by precipitation of γ lamellae in Ti48Al2Cr2Nb alloy. Intermetallics, 2018, 99: 27-34. (SCI: 000436221800004)

[3] 第一作者. In situ Observation of the Initial Stage of γ Lamella Formation in Ti48Al2Cr2Nb Alloy. Advanced Engineering Materials, 2017, 19(5): 1600670. (SCI: 000401869900002)

[4] 第一作者. Quantitative study of surface relief produced by formation of lamellar microstructure in a γ-TiAl based alloy. Materials Letters, 2017, 188: 134-137. (SCI: 000390740500036)

[5] 第一作者. VAR熔炼TiAl铸锭的成分分布及显微偏析. 科技导报. 2012, 30(6): 24-29.