Ti-B-N复合孕育剂变质细化TC4钛合金的研究

《Ti-B-N复合孕育剂变质细化TC4钛合金的研究》是一篇探讨如何通过添加Ti-B-N复合孕育剂来改善TC4钛合金微观组织结构的学术论文。该研究具有重要的理论意义和实际应用价值，特别是在航空航天、医疗器械以及高端制造领域，对提高钛合金的力学性能和工艺性能具有重要意义。

TC4钛合金是一种广泛应用的α+β型钛合金，因其优异的强度、耐腐蚀性和生物相容性而备受关注。然而，其铸造过程中容易出现晶粒粗大、组织不均匀等问题，影响了材料的综合性能。因此，如何有效细化TC4钛合金的晶粒成为研究的重点。

在本文中，作者提出了一种新型的孕育剂——Ti-B-N复合孕育剂，并对其在TC4钛合金中的应用进行了系统研究。Ti-B-N复合孕育剂由钛、硼和氮三种元素组成，具有良好的熔点和化学稳定性，能够有效促进晶核的形成，从而实现对钛合金的变质细化。

研究方法方面，论文采用了实验与分析相结合的方式。首先，通过熔炼制备了含有不同比例Ti-B-N复合孕育剂的TC4钛合金试样，然后利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段对试样的显微组织和物相组成进行了表征。此外，还测试了不同孕育剂含量下材料的硬度、抗拉强度和延伸率等力学性能指标。

实验结果表明，加入适量的Ti-B-N复合孕育剂可以显著细化TC4钛合金的晶粒结构，改善其组织均匀性。随着孕育剂含量的增加，晶粒尺寸逐渐减小，且晶界处出现了更多的细小析出相，这有助于提高材料的强度和塑性。同时，研究还发现，当Ti-B-N复合孕育剂的添加量达到一定比例时，材料的硬度和抗拉强度均有所提升，但过量添加可能导致组织不均匀或脆性相的形成，从而降低材料的韧性。

论文进一步探讨了Ti-B-N复合孕育剂细化TC4钛合金的机理。研究认为，Ti-B-N复合孕育剂在熔融状态下能够与钛液发生反应，生成细小的TiB2、BN等析出相，这些析出相作为异质形核核心，促进了晶粒的成核和生长，从而实现了对钛合金的变质处理。此外，Ti-B-N复合孕育剂还能抑制β相的长大，改善α相的分布，使材料的微观组织更加均匀。

除了对组织结构的影响，论文还分析了Ti-B-N复合孕育剂对TC4钛合金热处理行为的影响。研究表明，经过适当的热处理后，Ti-B-N复合孕育剂细化后的TC4钛合金表现出更优的力学性能，尤其是在高温下的稳定性和抗氧化能力方面表现突出。

综上所述，《Ti-B-N复合孕育剂变质细化TC4钛合金的研究》为TC4钛合金的组织调控提供了新的思路和方法。该研究不仅丰富了钛合金变质处理的理论体系，也为实际生产中优化钛合金的工艺参数提供了科学依据。未来，随着对Ti-B-N复合孕育剂的深入研究，其在钛合金领域的应用前景将更加广阔。