Abstract Ruthenium is a promising element to heighten the mechanical properties of TiAl alloys. The microstructure evolution and phase transformation of two Ru-containing TiAl alloys have been in-situ observed by the high-temperature laser-scanning confocal microscopy from melting to 1000 °C under the cooling rates of 10 K/min and 100 K/min. For Ti-45Al-2.0Ru-0.2B alloy, some net-like and spherical microstructures precipitated at α grain boundaries and inside α grains by the eutectoid transformation of α → γ + τ1 at 10 K/min. While the rod-like τ1 phase replaced net-like morphology and dispersed in γ matrix at 100 K/min condition. For Ti-45Al-1.0Ru-0.2B alloy, the mixture of blocky γ phase and dispersive fine τ1 particles emanated from α grain boundaries via a divorced eutectoid transformation at 10 K/min. Upon 100 K/min, a complex microstructure appeared which consists of lamellar colony, blocky γ, γ/τ1 mixture and B2 phase. The near-equilibrium phase transformation of the present two Ru-containing TiAl alloys follows the sequence: L → L + β → α + β → α → α + γ → α + γ + τ1, which clarifies that the τ1-containing mixtures precipitate after the formation of α grain, rather than during solidification process. The related crystallographic orientation and microstructure evolution mechanism were investigated. In addition, it's found that the Ru element promotes the formation of duplex microstructure. The duplex microstructure containing dispersive τ1 particles of Ti-45Al-1.0Ru-0.2B alloy at 10 K/min obtained the maximum microhardness and can be considered as a potential optimal microstructure.

中文翻译：

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连续冷却下含Ru TiAl合金组织演变和相变的原位观察

摘要 钌是提高TiAl合金力学性能的一种很有前景的元素。在10 K/min和100 K/min的冷却速率下，通过高温激光扫描共聚焦显微镜原位观察了两种含Ru TiAl合金从熔化到1000°C的组织演变和相变。对于 Ti-45Al-2.0Ru-0.2B 合金，在 10 K/min 下通过 α → γ + τ1 的共析转变，在 α 晶界和 α 晶粒内部析出一些网状和球形组织。而棒状 τ1 相取代了网状形态并在 100 K/min 条件下分散在 γ 基质中。对于 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金，块状 γ 相和分散的细 τ1 颗粒的混合物通过 10 K/min 的分离共析转变从 α 晶界发出。在 100 K/min 时，出现了由层状菌落、块状γ、γ/τ1混合物和B2相组成的复杂微观结构。目前两种含Ru TiAl合金的近平衡相变顺序为：L→L+β→α+β→α→α+γ→α+γ+τ1，说明含τ1混合物析出在α晶粒形成之后，而不是在凝固过程中。研究了相关的晶体取向和微观结构演化机制。此外，发现Ru元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。γ/τ1 混合物和 B2 相。目前两种含Ru TiAl合金的近平衡相变顺序为：L→L+β→α+β→α→α+γ→α+γ+τ1，说明含τ1混合物析出在α晶粒形成之后，而不是在凝固过程中。研究了相关的晶体取向和微观结构演化机制。此外，发现Ru元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。γ/τ1 混合物和 B2 相。目前两种含Ru TiAl合金的近平衡相变顺序为：L→L+β→α+β→α→α+γ→α+γ+τ1，说明含τ1混合物析出在α晶粒形成之后，而不是在凝固过程中。研究了相关的晶体取向和微观结构演化机制。此外，发现Ru元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。L → L + β → α + β → α → α + γ → α + γ + τ1，说明含 τ1 的混合物在 α 晶粒形成后沉淀，而不是在凝固过程中沉淀。研究了相关的晶体取向和微观结构演化机制。此外，发现Ru元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。L → L + β → α + β → α → α + γ → α + γ + τ1，说明含 τ1 的混合物在 α 晶粒形成后沉淀，而不是在凝固过程中沉淀。研究了相关的晶体取向和微观结构演化机制。此外，发现Ru元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。s 发现 Ru 元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。s 发现 Ru 元素促进了双相微观结构的形成。含有分散的 Ti-45Al-1.0Ru-0.2B 合金 τ1 颗粒的双相显微组织在 10 K/min 下获得了最大的显微硬度，可以被认为是一种潜在的最佳显微组织。