TA15合金耐磨板是一種高Al當量的近α型鈦合金，具有較高的強度、良好的熱穩定性和可焊性，被廣泛應用于制造發(fā)動(dòng)機的各種葉片、機匣，飛機的梁、接頭、大型壁板等關(guān)鍵的結構部件。近年來(lái)，新型發(fā)動(dòng)機某些鈦合金鑄件開(kāi)始采用TA15合金耐磨板。鈦合金鑄造過(guò)程在真空環(huán)境下進(jìn)行，冷卻速度緩慢，且鈦合金導熱性能差，使得鑄件晶粒粗大，而鑄件粗大的組織無(wú)法通過(guò)熱變形進(jìn)行細化，嚴重惡化鈦合金鑄件的性能。TA15鈦合金作為一種近α型合金，主要依賴(lài)于α穩定元素Al對合金進(jìn)行固溶強化，不能通過(guò)熱處理進(jìn)行強化。因此，采用TA15合金耐磨板澆注的鑄件改善力學(xué)性能的唯一方法即是細化晶粒。

　　鑄造過(guò)程中采用添加晶粒細化劑細化晶粒的方法應用較為廣泛，該方法早已在鋁合金、鐵合金及鎂合金等材料的鑄造過(guò)程得到廣泛應用。晶粒細化劑在鈦合金中的作用近年來(lái)成為研究熱點(diǎn)，尤其是B元素對鈦合金組織、性能的影響研究?jì)热莺茇S富。但是，目前關(guān)于B元素對合金組織及性能的影響研究主要集中在低合金化的TiAl和TC4中，且主要研究合金的常溫力學(xué)性能，關(guān)于B元素對TA15這類(lèi)主要用于高溫耐熱鑄件合金微觀(guān)組織及高溫性能的影響還未見(jiàn)報道。鑒于此，研究人員通過(guò)在TA15鑄錠中添加B元素，探索外加異質(zhì)形核劑B對TA15鈦合金鑄造組織的改性效果與機理，期望對鈦合金鑄件的工藝開(kāi)發(fā)提供指導。

　　所用材料為經(jīng)過(guò)兩次真空自耗電弧熔煉得到的TA15鈦合金鑄錠，鑄錠尺寸為Φ140mm×200mm。鑄錠化學(xué)成分除B元素按試驗所需進(jìn)行添加，并報實(shí)測外，主元素與雜質(zhì)元素含量均符合GB/T3620.1-2007中TA15牌號的要求。

　　TA15合金耐磨板電極制備所用原材料有：海綿鈦、鉬鋁合金、釩鋁合金、海綿鋯、鋁豆。B元素是以二硼化鈦（TiB2）的形式加入自耗電極中。共制備TA15鑄錠4個(gè)，B含量（質(zhì)量分數，%）分別為0、0.1、0.15、0.2。

　　鑄錠扒皮至無(wú)表面缺陷后，在鑄錠縱向1/3、2/3位置處獲取試樣，進(jìn)行化學(xué)成分分析。將鑄錠沿縱向解剖觀(guān)察縱向組織特征。試樣經(jīng)處理，通過(guò)顯微鏡觀(guān)察合金顯微組織。試驗結果表明：

　?。?）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(cháng)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(zhù)B元素含量的增加，細化程度提高。
　?。?）B作為間隙元素在β相中的溶解度很低，且在凝固過(guò)程中形成TiB化合物，因此B元素可能通過(guò)成分過(guò)冷，提高非均勻形核速率以達到細化晶粒目的。同時(shí)，TiB化合物對晶界產(chǎn)生釘扎，抑制晶粒的進(jìn)一步長(cháng)大，進(jìn)而細化組織晶粒。