TiAl基金属间化合物的发展

２８卷第１期

２００９年１月

中国材料进展

ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡ

ｖｏＬ２８Ｎ。．１

Ｊａｎ．２００９

ＴｉＡｌ基金属间化合物的发展

林均品，陈国良

（北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京１０００８３）

摘要：介绍了普通ＴｉＡｉ基金属间化合物的发展过程，特别是北京科技大学开发的高Ｎｂ—ＴｉＡｌ金属问化合物的成分一组织

一性能一制备关系，Ｎｂ对ＴｉＡＩ合金相关系和抗氧化性的影响，Ｎｂ的强化机理和工程合金的制备和性能。最后简单总结了ＴｉＡＩ基金属问化合物的发展趋势。

关键词：Ｔｍ金属问化合物；高Ｎｂ—ＴｉＡＩ金属间化合物；抗氧化性；强化机理

中图法分类号：ＴＧｌ４６．４

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７４—３９６２（２００９）０１—００３１—０７

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＴｉＡＩＩｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃＢａｓｅｄＣｏｍｐｏｕｎｄ

（Ｓｔａｔｅ

Ｋｅｙ

ＬＩＮＪｕｎｐｉｎ，ＣＨＥＮＧｕｏｌｉａｎｇ

ｈｂ．ｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ

Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）

ｗａｓ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：’ｒｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｖｅｎｆｉｏｎＭＴｉ灿ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ

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ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉ灿ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ；ｈｉｇｈ

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ｃｏｍｐｏｕｎｄ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ

１

发展概况

ＴｉＡＩ基金属间化合物（也称ＴｉＡＩ合金）是一种新型

合金¨。２］。

双相ｙ—ＴｉＭ合金的组织是影响宏观力学性能的一个重要因素。将铸态和热加工态Ｔ认ｌ合金在不同的温度区问进行热处理，可以产生４种不同的典型显微组织：等轴近ｙ组织、双态组织、近片层组织、全片层组织¨’。ＴｉＡＩ合金组织对拉伸性能有着巨大影响，小晶粒的双态组织的塑性高、断裂韧性低，而大晶粒的全片层组织正相反。全片层组织常是大晶粒的片层组织，大晶粒使强度和塑性都降低，而片层组织使韧性增高。当晶粒尺寸太大时导致低塑性。等轴近ｙ组织晶粒较大，又无片层组织，导致塑性和韧性均低¨。１。大尺寸变形的Ｔ认ｌ合金中很难得到均匀细小的全片层组织，因此国际上的发展趋势是利用均匀细小的双态组织或不同比例片层团的双态组织，来控制ＴｉＡＩ合金的组织并根据使用条件及制备技术优选ＴｉＡＩ合金组织。

对工程ＴｉＡｌ合金的成分来说，首先要控制铝含量，为得到双相合金，对铝含量必须小于４８％，单相ｙ—ＴｉＡｌ合金室温拉伸延伸率一般小于１％，合金化后双相ＴｉＡＩ合金室温拉伸延伸率可达ｌ％一４％，室温屈服强度一般在５００—６００ＭＰａ。将合金进一步用ｗ，Ｓｉ，Ｃ，

轻质的高温结构材料，密度不到镍基合金的５０％，具有轻质、高比强、高比刚、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，并具有优异的常温和高温力学性能，使用温度可达到７００—１０００℃，成为当代航空航天工业、兵器工业以及民用工业等领域的优秀候选高温结构材料之一，具有重要的工程化应用潜力。

ＴｉＡｌ合金的研究从５０年代初开始，首次测量了铸造合金的性能，由于室温塑性太差而放弃。１９７５～１９８３年美国空军材料实验室开发了单相ＴｉＭ合金。随后发现了具有工业应用前景的含Ａｌ较低（４８％，除特殊标注外文中全为原子分数）Ｏｔ：＋７两相ＴｉＡｌ合金。双相ｙ—ＴｉＡｌ合金的强度和塑性都明显优于单相７一Ｔｉ灿

收稿日期：２００８—１２一Ｏｌ

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０７７１０１３）。（５０ｓ７１１２７）；

８６３计划联合资助（２００６ＡＡ０３２５１１）

作者简介：陈国良，男，１９３４年生，中国工程院院士

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中国材料进展

第２８卷

Ｂ合金化，可进一步提高高温强度，细化晶粒¨ｄ１。

—１

２００℃之间４个温度下的成分一抗氧化性图，指出

在过去的年代里，全世界范围内发展了很多不同的ＴｉＡＩ合金。一般来讲，工程用＾ｙ—ＴｉＡＩ合金的成分范围分范围可以描述为：Ａ１＝５５％一６４％，Ｔｉ／Ｎｂ＝２—５。

可以合并一起表示为Ｔｉ一４５（４５—４８）Ａｌ一（０～２）（Ｃｒ，它们在１１００℃和１２００℃，１００ｈ的氧化增重分别为

Ｍｎ）一（１～８）Ｎｂ—ｘＢ—ｙｃ—ｚＳｉ。在发展过程中Ａｌ含量１—２

ｍｇ／ｃｍ２和２—３ｍｇ／ｃｍ２水平。而ＴｉＡｌ在１１００℃、

逐渐降低，而Ｎｂ含量则逐渐升高，这反映在使用温１００ｈ的增重就已达到１２０ｍｇ／ＣＥｒｌ引”１。１９９３年又发表

度的不断提高上。硼元素的添加逐渐变得普遍，作为了三元基合金的抗氧化性研究文章¨“。后来美国Ｋｉｍ

Ｙ

一种晶粒细化的途径，硼在锻造合金中的添加量要稍ｗ和日本的ＹｏｓｈｉｈａｒａＭ系统对比了各种ＴｉＡＩ合金的抗微少于在铸造合金中的添加量。低Ｎｂ合金化的ＴｉＡＩ氧化性，并与抗氧化性最好的Ｎｉ基高温合金Ｉｎｃｏｎｅｌ合金中有时添加少量碳或硅元素来提高合金的蠕变７１３Ｃ相比ｍ］，进一步确定高Ｎｂ—ＴｉＡＩ合金具有优异的抗力‘“。

抗氧化性，达到Ｉｎｃｏｎｅｌ７１３Ｃ水平。例如对比８７０℃氧化速率墨值和２００ｈ后的膜厚Ｈ值，现已进入使用阶级别，高温ＴｉＡＩ合金（高Ｎｂ—ＴｉＡＩ合金）和普通ＴｉＡｌ合段的４８２２（ＧＥ）和４５ＸＤ（Ｈｏｗｍｅｔ）合金的砟分别为

金，基础合金成分主要差别是在Ｎｂ含量上：Ｔｉ一４８ＡＩ１．１３，３．８５

９２ｍ。ｈ～，膜厚日分别为１３—２０ｔｉｍ和１３

一２Ｎｂ为普通Ｔｉｍ合金；Ｔｉ一４５Ａ１一（５—１０）Ｎｂ为高

—１５¨ｍ，而Ｔｉ一４５ＡＩ一１０Ｎｂ和Ｔｉ一４５Ａｌ一８Ｎｂ合金坼

Ｎｂ—ＴｉＡＩ合金。

则为０．１，０．５３９２ｍ“ｈ～，膜厚Ｈ为３—６ｔｚ …… 此处隐藏：17142字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……