NiTi合金具有良好的室溫塑性是金屬間化合物中少有的，大多數相關研究目標在于提高NiTi基金屬間化合物的室溫和高溫強度，改善合金的組織和力學性能。將Al作為合金化元素加入到近等原子比的NiTi基合金中可大幅提高NiTi合金的強度，室溫壓縮強度達到2300MPa，超過鎳基高溫合金Rene95，具有成為新型高溫結構金屬間化合物材料的潛力。另外，Al元素的添加促進了高溫強化相的析出，可顯著改善合金的室溫及高溫強度，但是在一定程度上犧牲了NiTi合金固有的優良室溫塑性。如果從合金的凝固過程中進行相析出和相形態控制，在保證NiTi基合金優異室溫塑性的基礎上提高其高溫強度，將使后續的加工變形更為容易。因此，本文采用液態金屬冷卻定向凝固工藝，在不同加熱溫度下制備Ni-Ti-Al高溫合金試棒，研究合金定向凝固組織隨加熱溫度的演變規律。

　　　　選用純度分別為99.76%的海綿鈦、99.98%的鎳塊及99.99%的鋁錠作為原材料，按照Ni-45Ti-5Al(at，%)合金名義成分進行配比。通過水冷銅坩堝磁懸浮真空感應熔煉澆鑄成母合金錠，反復熔煉4次以保證成分均勻。從母合金錠上切取Φ14mm×230mm的試棒，車削掉表層氧化皮，用丙酮清洗、烘干后將試棒裝入Φ14.5mm×24mm的Al2O3-Y2O3雙層結構陶瓷管中。采用鎢筒電阻加熱，液態Ga-In-Sn為冷卻介質的定向凝固爐內進行定向凝固試驗。將爐膛抽真空到6.0×10-3Pa后再充入高純Ar氣進行保護。待爐溫分別升至1450、1550和1650℃，保溫20min，使合金充分熔化過熱后，再以6mm/min的速率向下抽拉150mm后，采用氣缸驅動將試棒塊淬入Ga-In-Sn合金液。將定向凝固試棒沿縱向對剖，然后選擇定向凝固生長區切割小塊試樣，用于觀察縱、橫截面的組織。

　　Ni-45Ti-5Al合金定向凝固生長區宏觀組織是明顯的柱狀晶，定向效果良好；微觀組織呈胞狀晶生長形態，由初生的B2結構NiTi基體相和Ti2Ni析出相組成，NiTi相和Ti2Ni相分別以[100]和[111]方向為擇優取向。兩相組織均固溶有一定量的Al，且其在基體相中的固溶量大于在析出相中的固溶量。隨著加熱溫度的升高，定向胞晶組織變化不明顯，平均胞晶間距為30～50μm；在1550℃加熱，Ti2Ni相析出量最大。