TA15合(he)金耐(nai)磨板是一(yi)種高Al當量的(de)(de)近α型鈦合(he)金，具有較(jiao)高的(de)(de)強(qiang)度(du)、良好(hao)的(de)(de)熱穩(wen)(wen)定性(xing)和可焊性(xing)，被廣(guang)泛應(ying)用(yong)于制造發動機(ji)的(de)(de)各種葉片、機(ji)匣，飛機(ji)的(de)(de)梁、接頭、大(da)(da)型壁板等關(guan)鍵的(de)(de)結(jie)構部件。近年來，新型發動機(ji)某些鈦合(he)金鑄件開始采用(yong)TA15合(he)金耐(nai)磨板。鈦合(he)金鑄造過(guo)程在真空(kong)環(huan)境下進(jin)行(xing)，冷卻速度(du)緩慢，且鈦合(he)金導熱性(xing)能(neng)(neng)差，使得鑄件晶粒(li)粗大(da)(da)，而(er)鑄件粗大(da)(da)的(de)(de)組織無法通過(guo)熱變形進(jin)行(xing)細化(hua)，嚴(yan)重惡化(hua)鈦合(he)金鑄件的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)。TA15鈦合(he)金作為(wei)一(yi)種近α型合(he)金，主(zhu)要依(yi)賴于α穩(wen)(wen)定元(yuan)素Al對合(he)金進(jin)行(xing)固溶強(qiang)化(hua)，不(bu)能(neng)(neng)通過(guo)熱處理進(jin)行(xing)強(qiang)化(hua)。因此(ci)，采用(yong)TA15合(he)金耐(nai)磨板澆注(zhu)的(de)(de)鑄件改(gai)善力(li)學性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)唯一(yi)方(fang)法即是細化(hua)晶粒(li)。
鑄(zhu)造(zao)過程中(zhong)(zhong)采用(yong)添(tian)加(jia)(jia)晶(jing)(jing)粒細(xi)化(hua)劑細(xi)化(hua)晶(jing)(jing)粒的(de)方法(fa)(fa)應用(yong)較為廣(guang)泛，該方法(fa)(fa)早已(yi)在鋁(lv)合(he)(he)(he)金(jin)、鐵合(he)(he)(he)金(jin)及鎂(mei)合(he)(he)(he)金(jin)等材料的(de)鑄(zhu)造(zao)過程得(de)到(dao)廣(guang)泛應用(yong)。晶(jing)(jing)粒細(xi)化(hua)劑在鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)中(zhong)(zhong)的(de)作用(yong)近年來成為研(yan)(yan)(yan)究(jiu)熱點，尤其(qi)是B元(yuan)素對(dui)(dui)鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)組織(zhi)、性(xing)(xing)能(neng)的(de)影響研(yan)(yan)(yan)究(jiu)內容(rong)很豐富。但是，目前(qian)關(guan)于(yu)B元(yuan)素對(dui)(dui)合(he)(he)(he)金(jin)組織(zhi)及性(xing)(xing)能(neng)的(de)影響研(yan)(yan)(yan)究(jiu)主要(yao)集中(zhong)(zhong)在低合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)的(de)TiAl和TC4中(zhong)(zhong)，且(qie)主要(yao)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)常溫力學性(xing)(xing)能(neng)，關(guan)于(yu)B元(yuan)素對(dui)(dui)TA15這類主要(yao)用(yong)于(yu)高溫耐熱鑄(zhu)件合(he)(he)(he)金(jin)微觀(guan)組織(zhi)及高溫性(xing)(xing)能(neng)的(de)影響還未見報道。鑒(jian)于(yu)此，研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)通過在TA15鑄(zhu)錠(ding)中(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)B元(yuan)素，探索外加(jia)(jia)異質形核劑B對(dui)(dui)TA15鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)鑄(zhu)造(zao)組織(zhi)的(de)改性(xing)(xing)效(xiao)果與機理(li)，期望(wang)對(dui)(dui)鈦(tai)(tai)合(he)(he)(he)金(jin)鑄(zhu)件的(de)工藝開發提(ti)供(gong)指導。
所用材料為經過兩(liang)次真空自(zi)耗電(dian)弧熔煉得到的TA15鈦合金鑄錠(ding)，鑄錠(ding)尺寸為Φ140mm×200mm。鑄錠(ding)化學成分除B元(yuan)素(su)按試驗(yan)所需進行添加(jia)，并報(bao)實測(ce)外，主元(yuan)素(su)與雜質元(yuan)素(su)含量均符(fu)合GB/T3620.1-2007中TA15牌號的要(yao)求(qiu)。
TA15合(he)(he)金耐磨板電極制備所用原材料有：海(hai)綿鈦(tai)、鉬鋁合(he)(he)金、釩(fan)鋁合(he)(he)金、海(hai)綿鋯、鋁豆(dou)。B元素(su)是以二(er)硼化(hua)鈦(tai)（TiB2）的(de)形(xing)式加入自(zi)耗電極中(zhong)。共制備TA15鑄(zhu)錠4個(ge)，B含量（質量分數，%）分別為0、0.1、0.15、0.2。
鑄(zhu)錠扒皮至無表面缺陷后，在鑄(zhu)錠縱向(xiang)1/3、2/3位(wei)置處獲取試(shi)樣，進行化學成(cheng)分(fen)分(fen)析。將鑄(zhu)錠沿縱向(xiang)解剖觀察縱向(xiang)組織特征。試(shi)樣經處理，通過顯(xian)微(wei)鏡觀察合金顯(xian)微(wei)組織。試(shi)驗結(jie)果(guo)表明(ming)：
（1）TA15合金耐磨板中加入微量硼可細化鑄造組織，有效防止晶粒長大，而且可降低片層組織的片層厚度，提高片層組織穩定性，從而改善合金的性能。隨著B元素含量的增加，細化程度提高。
（2）B作為間隙元素在β相中的(de)(de)溶(rong)解度很(hen)低(di)，且在凝固過(guo)程(cheng)中形成(cheng)TiB化合物(wu)，因(yin)此(ci)B元素可能(neng)通過(guo)成(cheng)分(fen)過(guo)冷，提高非(fei)均勻形核速率以達到細化晶(jing)粒(li)目(mu)的(de)(de)。同時，TiB化合物(wu)對晶(jing)界產生(sheng)釘扎，抑制晶(jing)粒(li)的(de)(de)進一步長(chang)大，進而細化組織(zhi)晶(jing)粒(li)。