钛铝合金研究现状

TiAl基合金研究现状γ-TiAl金属间化合物的密度仅为镍基高温合金的1/2左右，而高温力学性能却与之相近，因此是一种很有应用前景的高温结构材料[1-5]。作为结构材料使用的TiAl系金属间化合物主要有三种：α2-Ti3Al、γ-TiAl和δ-TiAl3，其中综合性能最好的是γ-TiAl合金，目前普遍认为它完全有潜力替代700~990℃上使用的镍基高温合金，可以使航空发动机构件重量减轻约1/2，因而引起广泛重视，成为TiAl合金研究中的焦点。γ-TiAl基合金具有良好的物理和机械性能，与普通的钛合金和高温合金相比具有明显的优势（表1-1）。表1-1给出了Ti-Al系金属间化合物（α2-Ti3Al和γ-TiAl）的主要高温性能。可见除塑性外，Ti-Al系金属间化合物的各方面性能均高于Ti合金，特别是γ-TiAl的密度小（仅有3.9g·cm-3，不到Ni基超合金密度的一半（8.3g·cm-3）），其它性能又与之接近，这对于航空材料有十分重要意义。由于共价键的作用使与扩散有关的高温性能，如蠕变、持久强度和断裂韧性等性能都得到改善，同时作为铝化合物γ-TiAl还具有优异的抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，所以γ-TiAl金属间化合物是很有潜力的高温结构材料。表1-1γ-TiAl基合金与错误!未找到引用源。2-Ti3Al基合金、Ti基合金、超合金的性能比较性能Ti-基错误!未找到引用源。2-Ti3Al基γ-TiAl基Ni-基密度,g/cm34.544.15-4.73.76-3.98.3模量,GPa96-110110-145160-180207蠕变极限,℃54073010381090氧化极限,℃59070510381090室温延性,%152.41-33-10高温延性,%/℃15-5010-20/66010-600/87020-80/870900℃模量，GPa-90-110140140-150疲劳寿命,Hr（270MPa/760℃）-2075-26060拉伸强度,MPa480-1200800-1140450-7001250-1450屈服强度,MPa380-1150700-900400-630800-1200