脉冲电流凝固技术是一种可有效改善合金凝固组织的技术,本文将不同参数的脉冲电流引入Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb(at.%)合金连续凝固过程中,对制备的合金进行组织观察与室温力学性能测试,研究不同参数脉冲电流对Ti Al基合金凝固组织与性能的影响。为分析脉冲电流的作用机理,采用有限元数值模拟软件分析了脉冲电流作用下合金的磁场、洛伦兹力、温度场分布,分析了脉冲电流对Ti Al基合金凝固组织作用机理。最后为进一步改善合金的凝固组织与性能,对不同参数脉冲电流作用下凝固的Ti Al基合金进行热处理,研究了热处理对合金组织与室温力学性能的影响。本文通过水冷铜坩埚电磁感应熔炼炉熔炼Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb合金铸锭,从铸锭上切取料棒用于脉冲电流作用下的连续凝固实验,合金组织观察结果表明,脉冲电流作用下制备的合金宏观组织具有一定程度的定向特征,微观组织主要由γ/B2长条状组织与夹在其间的γ/B2片层组成,经过分析Ti-45.5Al-4Cr-2.5Nb合金的凝固与固态相变路径为L→β+L→β→α+β→α→α+γ→α+γ+B2→α2+γ+B2。脉冲电流参数对合金组织与性能的影响规律表明,脉冲电流频率为200 Hz时,随着脉冲电流密度增大,所制备合金的晶粒平均偏离角减小、晶粒平均宽度先减小后增大、片层区域平均宽度先减小后增大、抗拉强度先增大后减小、延伸率增大;脉冲电流密度为52.9 m A/mm2时,随着脉冲电流频率增大,所制备合金的晶粒平均偏离角先减小后增大、晶粒平均宽度先增大后减小、片层区域平均宽度增大、抗拉强度减小、延伸率先增大后减小。与母合金铸锭相比,脉冲电流作用下制备的合金室温抗拉强度提高了70.7%,室温延伸率提高了129.5%。数值模拟结果表明,脉冲电流作用下的合金熔体表层磁感应强度、洛伦兹力最大,磁感应强度、洛伦兹力随离表层距离的增大而减小,随着脉冲电流密度、频率的增大,熔体中各处磁感应强度、洛伦兹力增大;凝固过程中合金料棒中间部分温度最高,脉冲电流密度、频率的增大使得径向上合金熔体温度分布更均匀,随着脉冲电流密度、频率的增大,合金料棒各处温度增大。脉冲电流具有提升凝固组织的定向趋势与细化组织的作用,合金凝固组织是两种作用共同影响的结果。为改善凝固组织,对以上不同参数脉冲电流作用下凝固的Ti Al基合金进行热处理,热处理参数为1250℃/2 h/空冷,热处理合金的宏观组织的晶粒取向、排列与热处理前相似,具有一定程度定向特征,合金的微观组织中一些晶粒发生了重结晶,重结晶晶粒内为全片层组织,未重结晶晶粒内长条状组织含量大幅下降,热处理合金的片层由为γ/B2片层变为γ/α2片层,B2相含量大幅下降使组织得到改善。与热处理前的合金相比,热处理合金的晶粒平均偏离角增大、晶粒平均宽度增大、抗拉强度增大、延伸率增大,不同脉冲电流下凝固的合金热处理试样之间的晶粒平均偏离角、晶粒平均宽度、抗拉强度、延伸率变化规律与热处理前合金试样变化规律相同,通过脉冲电流凝固技术和热处理结合方法,与母合金铸锭相比,合金的室温抗拉强度提高了92.7%,室温延伸率提高了189.3%。