TiAl基合金的工艺-显微组织-力学性能关系.pdf

第11誊第4期 中国有色叠属学报 2001年8月 Vol11No4 TheChllleseJournalofNonferrousMetals Aug2001 【文章编号]1004—0609(2001)04—0527—14 TiAI基合金的工艺一显微组织一力学性能关系① 彭超群，黄伯云，贺跃辉 (中南大学粉末怕金国家重点实验室．长沙410083 【摘 要】因密度、比刚度、高温比强度和阻燃性等方面的优势，TiAI基金属间化合物被认为是最有应用潜力的 新一代结构材料。室温脆性以及延性、蠕变性能和其它性能的平衡是阻碍TiAl基台金作为高温结构材料实际应 用的主要障碍。在分析合金化对组织与性能的影响及机理、加工／热处理对组织与性能的影响、变形和断裂机制、 显徽组织与拉伸性能的关系、抗氧化性及改善、蠕变性能与蠕变机制的基础上，论述了TiA]基台金的工艺一显微 组织一力学性能关系。 【关键词]TiAI基合金；工艺；显微组织；力学性能 [中图分类号]TG146 [文献标识码]A 现代技术在追求更高性能和更高效率时往往会 TiAl基合金的强度和延性受化学成分及显微 受到材料性能的制约，因此高新技术工业进一步发 组织控制，对Ti一(43～55)Al(摩尔分数，％)成分合 展的关键在于新型材料的开发。在高温材料领域， 金，在Ti．51Al成分附近合金的强度最低。室温延 传统材料性能的开发潜力受到限制，但高温金属间 性受铝含量控制，最大值出现在两相Ti一48舢成分 化合物的出现使人们看到了新的希望。金属间化合 附近。对Ti一48～合金而言，含5％～15％(体积分 物具有较小的密度、良好的高温力学性能和抗氧化 数)的。t2／y层片组织时延性最好。含量太低，晶粒 性，可望在航空航天、汽车和化学工业中发挥重要 容易长大；含量太高，则脆性的a：将削弱细晶显微 作用。因此，金属间化合物的研究已成为近年来材 组织的韧化作用。 料科学中一个十分活跃的前沿领域。 添加少量钒、铬和锰可以提高TiAJ基的两相 铝化物是有着广阔应用前景和目前投入精力较 合金的延性。对某一确定的两相合金成分，显微组 多的一类金属间化合物高温材料，主要包括镖、钛 织的变化直接影响室温拉伸延性，使延性可在 和铁的铝化物，例如NiAl，Ni3Al；TiAl，TiAl； 0．5％～4％之间变化。当含量超过～1％时．间隙 FeAl．Fe3AI。由于铝化物既具备陶瓷材料(共价键) 杂质元素氧、碳、氮和硼降低延性，n2、Ti3A1相能 的特性，又具有金属材料(金属键)的特性，它将成 够捕获y，Ti3础相中的氧，因此可以提高y相的延 为联系金属世界和陶瓷世界的桥梁。 性。铬、钒和锰等韧化元素通过置换固溶强化TiAl TiAl基金属间化合物是当今金属间化合物研基合金，而添加少量的铌、钼、钽或少量的铪、锡 究的最热点，并以其密度、比刚度、高温比强度和 可获得更为明显的置换或固溶强化作用。引入第二 阻燃性等方面的优势被认为是最有应用潜力的新一 相组元似乎是强化该类双相合金的最好途径。添加 代结构材料。与大多数金属闯化合物一样，室温脆 钛可引进多种形式的n：相，从而大幅度提高强度； 性是阻碍TiAl基合金作为高温结构材料实际应用添加钨、硼、碳和氮可产生有效的弥散强化或沉淀 的最大障碍，如何提高其室温延性仍是材料科学中 强化，阻碍位错运动和晶界滑移，改善高温蠕变性 一个富有挑战性的前沿课题。今后几年的工作重点 能，且弥散质点的存在还可阻止裂纹扩展．提高合 仍是进一步确立其工艺一显微