TiAl合金的热加工、组织和性能
添加高铌对TiAl合金组织和高温性能的影响
显 改善。因此对于高铌 含量的 ＴＡ 合金研究得到 ｉ１
快 速发 展 。但是关 于含 铝 量小 于 ４ ｍｏ ５ １ 含Ｎ ％和 ｂ量 大于 １ｍｏ％的 ＴＡ 合 金研究 很少 。 ０ １ ｉ１
蠕变测试 结果表明 ，Ｔ一 ０ １ ｘ ｂ ｉ４ Ａ 一 Ｎ 合金（＝ ０ ｘ ｌ， １，１） ５ ６ 的显微结构强烈影 响它 的蠕变强度 。ＴＡ－ ｉ１ Ｎ 合金 的蠕变强度取决 于Ｂ 基体对 裂纹扩展 的抑 ｂ ２ 制 能力 ，Ｔ一 ０ １ １Ｎ 合 金蠕变寿命最 长 ，具有 ｉ４ Ａ— ５ ｂ
在氩气保护下，采用 钨电极 电弧重熔工艺制备
了Ｔ—０ ｌｘ ｂ ｉ４Ａ—Ｎ 合金（＝ ０ １ ，１ ） ｉ４ Ａ — ０ ｂ ｘ １ ， ５ ６ 。Ｔ一 ０ １ １Ｎ
存在 Ｂ ＋ 相 ， ２ Ｔ 还存在 相和少量 相 。Ｔ一０ １ ｉ４ Ａ —
１Ｎ 合 金 中 的 相 是 通 过 均 匀 形 核 沉 淀 在 Ｂ 和 ６ｂ ２
由于 １ Ｔ １ ， ｉ 合金低密度和高温时的高比强度 ， 一Ａ
因此 很 有 希 望 在航 空 和 汽 车 工 业 的 高 温 领 域 得 到 应 用 。但 该 合 金 低 的 延 展 性 和 抗 氧化 能 力 限制 了 它 的实 际 应 用 。研 究 发 现 ， 添加 第 ３组 元 可 以提
１ 晶界上。 ， 相
合金锭在 １ ７ 进行４ ％的热轧变形后 空冷 ，再 ３Ｋ ４ ０ ． 加 热到 １ ２ ，保温３ ｉ空冷 ，再在 １ ７ 保 ３Ｋ ６ ０ｍｎ ３Ｋ ２
TiAl合金高温流变行为及流动应力模型
TiAl合金高温流变行为及流动应力模型李建伟;刘浏;邹宗树【摘要】为了研究TiAl合金的热变形行为, 掌握其热加工特性, 采用Gleeble-1500试验机对TiAl合金在温度为1 050～1 200℃、应变速率为0. 001～1 s-1条件下的高温变形行为进行了研究, 获得了上述变形条件范围内的流变行为数据, 建立了适于TiAl合金的本构方程.结果表明:TiAl合金的流变行为对变形速率和温度敏感, 在热压缩过程中TiAl合金的流动应力呈现出加工硬化和流变软化的特征.通过电子背散射衍射 (EBSD) 观测发现, 软化机制主要是先在晶界位置发生动态再结晶, 然后再结晶向晶内扩展.通过计算, TiAl合金的变形激活能为360 k J/mol.采用最小二乘法得出了TiAl合金的流动应力模型, 基于此模型绘制的流变曲线与实验值吻合较好, 误差小于±5％, 能够对TiAl合金高温流变行为进行较为准确的预测.%In order to study the hot deformation behavior and characteristics of TiAl alloy, the hot compressive experiments were conducted in the temperature range from 1 050 ℃ to 1 200 ℃ and at strain rate range from 0. 001 s-1 to 1 s-1 on Gleeble-1500 hot simulator. The flow stress data was acquired by experiments, and the constitutive relationship was established for TiAl alloy. The results show that the flow behavior of TiAl alloy is sensitive to deformation temperature and strain rate. TiAl alloy flow stress demonstrates significant work hardening and softening characteristics in hot compression. The main mechanism of softening occured dynamic recrystallization on the grain boundary first and then extended into the grain by the EBSD observation. Deformation activation energy is 360kJ/mol by calculation. The flow stress model is obtained by least squaremethod. The flow stress curve based on this model agrees well with the experimental data, the deviation between them is less than ± 5％, and can predict the flow stress precisely.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2019(036)001【总页数】5页(P35-39)【关键词】TiAl合金;热压缩;流动应力;本构方程【作者】李建伟;刘浏;邹宗树【作者单位】东北大学,辽宁沈阳 110819;东北大学,辽宁沈阳 110819;钢铁研究总院,北京 100081;东北大学,辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG146.230 引言TiAl金属间化合物合金(以下简称TiAl合金)具有高比强度、高比模量以及优良的抗蠕变和高温抗氧化性能，是当前极具发展潜力的航空航天用高温结构材料[1]。
TiAl_基合金微合金化技术的研究进展
第14卷第6期2023年12月有色金属科学与工程Nonferrous Metals Science and EngineeringVol.14，No.6Dec. 2023TiAl 基合金微合金化技术的研究进展张宏伟*（北京佰能电气技术有限公司，北京 100096）摘要：TiAl 基合金具有质轻、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等特点，在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。
在TiAl 基合金的发展历程中，微合金化技术一直是研究的核心和关键。
为此，本文综述近年来关于合金化元素对TiAl 基合金显微组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响及作用机理的研究进展，并对进一步的研究工作提出建议。
关键词：TiAl 基合金；显微组织；力学性能；高温抗氧化性能中图分类号：TG146.23 文献标志码：AResearch progress on the microalloyed technologyof TiAl-based alloysZHANG Hongwei *（Beijing Baineng Electrical Technology Co.， Ltd.， Beijing 100096， China ）Abstract: TiAl-based alloys have important application value in the fields of aerospace and automotive manufacturing due to their lightness, high specific strength, and excellent resistance to oxidation and creep at high temperatures. During their development process, microalloyed technology has always been the key to the research. Thus, this paper presented the effects of alloying elements on the microstructure, mechanical properties, and high temperature oxidation resistance of TiAl-based alloys in recent years, and put forward some suggestions for further research.Keywords: TiAl-based alloys ； microstructure ； mechanical properties ； high temperature oxidation resistanceTiAl 基合金因具有轻质、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等优良特性，成为一类介于镍基、钴基高温合金和高级陶瓷材料之间的理想高温结构材料。
TiAl基合金概述
TiAl基合金综述摘要TiAl基合金是一种新型高温结构材料，本文介绍了TiAl基合金的成份组成和几种制备加工工艺，分析了其高温蠕变性能和抗氧化性能，最后简述了它的发展趋势和应用领域。
关键词：T iAl基合金、成份组成、制备工艺、蠕变性能、应用0 前言金属间化合物简称IMC，是指金属与金属、金属与类金属间形成的化合物。
一般金属材料都是以相图中端际固溶体为基体；而金属间化合物材料则以相图中间部分的有序金属间化合物为基体。
金属间化合物可以具有特定的组成成分，也可以在一定范围内变化，从而形成以化合物为基体的固溶体。
因此，与传统的金属材料相比，这是一种完全不同的新材料。
TiAl系金属间化合物是常用的一种金属间化合物，其中TiAl基金属间化合物是该系列中前景最为广阔的一种。
TiAl基合金因具有优良的高温性能和较低的密度而成为世界上目前研究得最为热门的高温结构材料之一。
其性能与显微组织密切相关, 其中粗大的全层状组织(FT)具有优良的高温抗蠕变性能和较高的断裂韧性, 但其室温延性低；细小的双态组织具有优良的室温延性, 但其高温抗蠕变性能和断裂韧性低。
正是由于高温蠕变性能好和密度低，TiAl基合金可在900℃左右长期使用，在超声波及高超声速飞行器中具有很好的应用前景，同时也决定了它在脆性和热稳定性等方面具有的不利因素；也由于其在超耐热钛合金使用的温度范围内显示出高的比强度和高比刚度，可望用作航空飞机引擎和机体材料以及汽车阀摇杆等材料。
然而，TiAl基合金属于极难加工材料，通常在700℃以下范围内，其塑性极差，伸长率仅有2﹪～3﹪,无法进行塑性加工，在大与1100℃高温下，虽然塑性有所改变，但变形抗力仍然很大，其流动应力高达200MPa，且要求变形时保持相当低的应变率（s/103 ），因而很难对其进行塑性加工。
室温塑性低、热塑性变形能力差和在850℃以上抗氧化能力不足这三大缺陷是TiAl基合金实用化的主要障碍。
但是因其应用领域宽广，不管是在航空、航天，还是在军工、民用等，TiAl基合金作为轻质耐热结构材料一直备受关注，其研究前景一直被众多学者看好。
铸造用TiAl_母合金制备技术研究进展
精 密 成 形 工 程第15卷 第8期72 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年8月收稿日期：2022-09-02 Received ：2022-09-02作者简介：朱春雷（1984—），男，博士，高级工程师，主要研究方向为TiAl 合金材料及部件工程化应用。
Biography ：ZHU Chun-lei(1984-), Male, Doctor, Senior engineer, Research focus: engineering application research on TiAl materials and component manufacture.引文格式：朱春雷, 朱小平, 白晓青, 等. 铸造用TiAl 母合金制备技术研究进展[J]. 精密成形工程, 2023, 15(8): 72-80. ZHU Chun-lei, ZHU Xiao-ping, BAI Xiao-qing, et al. Research Progress of Manufacture Technology for Cast TiAl Master Al-铸造用TiAl 母合金制备技术研究进展朱春雷1,2，朱小平1,3，白晓青1，王红卫2，张熹雯2，张继2（1.河北钢研德凯科技有限公司，河北 保定 072750；2.北京钢研高纳科技股份有限公司，北京 100081；3.北京科技大学，北京 100083） 摘要：目前，新型轻质高温结构材料TiAl 合金铸造部件已经进入工业化生产阶段，急需工业级铸造用TiAl 母合金的制造技术和评估体系作为支撑。
结合了钢铁研究总院铸造TiAl 合金工程化研究和应用成果，概述了国内外铸造TiAl 合金材料和部件的工程化应用现状，在此基础上，提出了铸造TiAl 母合金的化学成分、规格等技术要求，并进一步对比分析了2次自耗熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼+自耗熔炼等母合金制备工艺的优缺点，最后提出了工业级铸造TiAl 母合金的技术发展方向。
快速加热循环热处理对TiAl基合金显微组织的影响
Ｔｉ ＡＩ基 合 金 重 结 晶 形 核 容 易 在 晶 界 处 发 生 ，是
ｍｅｌ ｒｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｒ ｐｈ ｅ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｕｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｔｕ ｍ ｅａ ａ ａ￣ ｎ ｅ ｔｃ ￣ ｄｒ ｒ ｐｄ ｈ ａ ｉ ｙ ｌ ｅ ｚ ｔｅ ａ ｉ ｅ ｔ ｎｇ ｃ ｃ ｉ ｂ ａ … ｃ ｒ ｔ ｎ
或 仅 发 生 晶 格 畸 变 的 位 置 ， 保 持 着 共 格 或 半 共 格 关 仍 系 ．因 此 ．界 面 能 较 低 ．一 般 不 易 发 生 重 结 晶 形 桉 。
但 在 快 速 加 热 循 环 热 处 理 过 程 中 ，热 处 理 温 度 较 高 ． 属 于 ｎ相 高 稳 定 温 区 ，在 相 区 保 温 时 将 发 生 ｙ枢 的 溶 解 ，从 而 使 ａ Ｘ相 界 向 柘 一 侧 凸 出 ．形 成 相 突 ／
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加热 循 环 热 处 理 条 件下 的 帽 界 形 棱 机 制
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ｌ） ｄ ｃ １ ． ＇
高塑性Ti5Si3TiAl符合材料的制备与性能
近来，往TiAl中引入增强相成为越来越多科研工作者的选择。
Ti 5Si 3本身具有良好的高温强度、抗蠕变性能、较好的抗氧化能力和很好的热稳定性，而且与TiAl界面结合良好，是非常有前景的增强相之一。
R. Bohn等[1-2]将TiAl合金粉与Si粉高能球磨后HIP 处理，得到Ti 5Si 3/TiAl复合材料。
当细小Ti 5Si 3相均匀分布于基体中时，可以明显地提高TiAl合金的抗蠕变性能。
K.P. Rao等[3]将65Ti17Al18Si和58Ti21Al21Si合金化粉分别与1∶1的Ti、Al 混合粉混合后冷压，用不锈钢套封装后，1100℃2h，150MPa HIP处理得到名义成分为Ti-45.89Al-1.93Si、Ti-44.79Al-2.73Si、Ti-36.55Al-5.22Si、Ti-40.57Al-6.29Si的Ti5Si3/TiAl复合材料。
室温压缩试验表明，随着Ti 5Si 3增加，屈服强度上升，压缩率下降，其中名义成分为Ti-44.79Al-2.73Si的试样压缩率达0.22。
Pavel Novák等[4]将Ti、Al、AlSi30粉末冷压后900℃反应烧结得到Ti 5Si 3/TiAl复合材料，名义成分为TiAl20Si10、TiAl20Si15、TiAl20Si20。
高温性能测试发现，Ti 5Si 3能显著提高基体抗氧化性，且Ti 5Si 3含量越多，抗氧化性越好。
K.Taguchi等[5]通过SHS+HIP方法制备了Ti-48Al双相组织的TiAl，他们发现，双相组织的TiAl比双态组织的TiAl合金具有更好的变形性能：热压缩峰值应力比双态组织低25%左右；压缩完后试样表面光滑无裂纹。
Ti 5Si 3对TiAl有着增强增韧、提高抗氧化性的作用，对其塑性没有贡献，甚至会产生有害作用。
而TiAl高温变形能力不足恰恰是限制其工程化应用的最大障碍之一。
所以该论文采用压力浸渗+热压烧结工艺，制备出以双相组织为基体的TiAl复合材料，力图提高其高温变形能力。
TiAl
T i A l基合金是一种新型高温结构材料，其密度低，高温性能如强度,抗蠕变性能较好，是650~1000℃使用的最佳候选材料。
（蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。
）但是室温塑性差、高温抗氧化性不是很好。
其性能与显微组织密切相关,其中粗大的全层状组织具有优良的高温抗蠕变性能和较高的断裂韧性,但其室温延性低；细小的双态组织具有优良的室温延性,但其高温抗蠕变性能和断裂韧性低。
TiAl基合金属于极难加工材料，通常在700℃以下范围内，其塑性极差，伸长率很低,无法进行塑性加工，在大于1100℃高温下，虽然塑性有所改变，但变形抗力仍然很大，因而很难对其进行塑性加工。
TiAl 合金4种典型组织:全片层组织、近层片组织、双态组织、近 单相组织。
全片层组织的TiAl合金表现出最佳的抗蠕变能力，但是其脆性高，室温塑性差。
高温时会得到全片层和近片层组织，提高抗蠕变性能。
所以焊接过程中可以通过预热和减小焊接速度来提高接头抗蠕变性能，TIAI基合金进行熔焊时,由于塑性变形能力差，所获接头易产生热裂纹,因而力学性能普遍较差。
所以降低冷却速度是减少裂纹产生的重要方法，TIG钨极惰性气体保护焊、激光焊、电子束焊：当在一定温度预热时，没有产生裂纹,但是在无预热的相同条件时接头存在大量裂纹；同时降低焊接速度也会减少裂纹的产生。
所以当采取预热和降低焊速等减缓冷却速度的方式时，可以避免裂纹产生。
因为冷速较大下α→γ相变完全被抑制，单一α相脆性很高，a+r相塑性好。
要想获得无裂纹焊缝必须促进α→γ相变，转变为块状γ相和层片组织。
固态连接：与熔焊相比,固态连接方法大多可控制热循环，从而改善连接质量。
扩散焊是一种有效连接TIAI基合金的方法。
连接过程中母材保留了原有的力学性能,并且接头拉伸性能几乎和母材相当, 但是扩散所需的温度高、时间长。
TiAl基合金组织热稳定性和演化机制及对力学性能的影响
TiAl基合金组织热稳定性和演化机制及对力学性能的影响胡锐;王旭阳;杨劼人;傅恒志【摘要】TiAl-base alloys exhibit outstanding balanced mechanical properties at high temperatures,which are considered as important light-weight structural candidates within 650-1000 ℃ in aerospace industry.The microstructures of TiAl alloys are unstable and decompose at evaluated temperatures,which would affect the mechanical properties.Therefore,the thermal stability and the microstructural evolution and the influence on properties have attracted close attentions for a long time.In this paper,the connotation of thermal stability of TiAl-base alloys is introduced.The microstructures evolution and phase transition of TiAl-base alloys under high temperature conditions are discussed and analyzed,including the discon tinuous coarsening of α2/γ lamella and the continuous coarseningof γ lath strip,the decomposition of α2 phase and the change of B2 (ω) phase.The effects of temperature,time,alloying elements and thermal load on microstructures,thermal stability and mechanical properties of TiAl alloy are summarized and summarized.Finally,the research direction of thermal stability of TiAl alloy is summarized and forecasted.%TiAl基合金由于其优异的综合高温力学及物理性能,成为航空航天轻质高温结构的重要备选材料,其目标使用温度范围在650～1000℃.TiAl基合金组织在高温长时服役条件下的稳定程度及演化对其力学性能有重要的影响,因此TiAl基合金组织及性能的热稳定性长期以来一直备受关注.介绍了TiAl基合金热稳定性研究内涵,对TiAl基合金在高温条件下的组织演化、相转变现象及机理进行了讨论和分析,包括α2/γ片层团的不连续粗化、γ板条的连续粗化、α2相的分解以及B2 (ω)相的变化.归纳总结了主要影响因素(合金元素、温度、时间、热载荷)对TiAl合金显微组织和力学性能热稳定的影响规律及机制.最后对TiAl合金热稳定性的研究方向进行了总结和展望.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)023【总页数】10页(P30-39)【关键词】TiAl金属间化合物;显微组织;热稳定性;力学性能【作者】胡锐;王旭阳;杨劼人;傅恒志【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072【正文语种】中文TiAl基金属间化合物具有低密度、高熔点、高弹性模量以及高温下抗蠕变、抗氧化能力好等优点[1]，使其成为极具发展潜力的轻质耐热结构材料，近20年来受到密切关注，被认为是650～1000℃温度范围内替代高温合金的唯一候选材料。
TiAl基合金的工艺-显微组织-力学性能关系
１．１台金元素对强度和延性的影响‘”乱
ＴｉＡｌ基合金的强度和延性受化学成分及显微 组织控制，对Ｔｉ一（４３～５５）Ａｌ（摩尔分数，％）成分合 金，在Ｔｉ．５１ Ａｌ成分附近合金的强度最低。室温延 性受铝含量控制，最大值出现在两相Ｔｉ一４８舢成分 附近。对Ｔｉ一４８～合金而言，含５％～１５％（体积分 数）的。ｔ２／ｙ层片组织时延性最好。含量太低，晶粒 容易长大；含量太高，则脆性的ａ：将削弱细晶显微 组织的韧化作用。
室温延性差和延性随温度提高而增加反映在断 裂方式上。由拉伸和蠕变试验来看，在低温下的变 形模式主要是由位错堆垛造成的解理，而在脆一韧 转变点上主要为沿晶断裂［３３·３“。
在脆—韧转变温度以下。双态组织或层片组织 中层片晶团的断裂均为穿晶断裂。ａ：相在晶团中 起强化作用，位错运动很慢。两相之间位错的传递 很困难，经塑性变形后材料具有很高的相界位错密 度。在脆一韧转变温度以上，延性大幅度提高的原因 可归结为孪生、滑移及攀移的加剧。该温度随着成 分、组织及应变速度可在６００－－８２０℃之间变化，断 裂模式由脆性穿晶断裂或沿晶断裂转变为延性韧窝 断裂。在单相ｙ晶粒中，这种转变比在层片晶团中 发生较早，表明层片组分较多的材料脆一韧转变温 度较高“－３ｊ。
１１３％。
为了获得所需性能，加工态制品、近型成形零
万方数据
第ｌｌ卷第４期
彭超群．等：ＴｉＡ］基合金的工艺—显徽组织一力学性能关系
－５２９
件及其它制品（如板材和箔材）都必须在适当的条件 下进行热处理。尽管有许多不同种类的后加工热处 理，但可归结为３类，如图１所示【３…。第１类和第 Ⅱ类包含退火及随后的时效处理，第Ⅲ类仅包含时 效处理。具体的热处理温度、时间、加热和冷却速 度及最终性能随各具体合金而定，并根据所需的显 微组织来选择。方案Ｉ中对材料通常进行０．５～５ ｈ 高温退火处理，然后以３０～１５０℃／ｒａｉｎ的冷却速度 冷至室温，再重新加热．时效４～１００ ｈ；在方案Ⅱ 中，材料直接从退火温度炉冷至时效温度，或者把 试样从退火炉转入另一时效炉中。为了获得细小、 均匀的晶粒尺寸，需要采用相对较快的加热速度； 为了避免产生裂纹和把最终相的过饱和度减至最 小，宜采用相对较慢的冷却速度。两步热处理（Ｉ 类和Ⅱ类）用于具备非层片组织的热加工材料，第 Ⅲ类热处理用于不要改变加工态组织的情况或者显 微组织十分稳定（例如全层片组织）而不能用时效来 控制的情况。根据原始组织及热处理工艺，可以获 得４种不同类型的Ｔｉ～基合金组织，即近ｙ组织、 双态组织、近全层片组织和全层片组织。
TiAl成分-工艺-组织-性能研究进展
高温合金
Fcc/L12
7.9—9.5 206 800—1200
断裂强度/MPa
室温塑性/% 高温塑性/% 室温断裂韧性 /Mpa.m1/2 蠕变极限/℃ 抗氧化极限/℃
480—1200
10—25 12—50 12—80 600 600
800—1140
2—10 10—20/660 13—30 750 650
Nb元素的添加对TiAl合金的影响
提高固相线约100℃
扩大β相区至高铝区，β/β+α相界降低50～ 80℃ α/β+α相界降低50～80℃，Tα 降低约30℃， α 相区缩小，但移向高铝区 γ相区向低铝方向移动，Ti-45Al-10Nb合金 1050℃γ相含铝45.5% α→α2＋γ共析温度升高，8Nb约为1170℃
TiAl 合金中合金化元素的作用
按合金化元素对TiAl 基合金性能的作用可归纳为三类：
第一类
能够提高 TiAl 基合金的塑性，但对其抗氧化性能有害，如V、Mn、 Cr等 对塑性没有明显的影响，但可以提高其抗氧化能力，如W、Nb、 Ta、Mo、Sb等 作用比较复杂，如C、Si、B、N、P、Se、Te、Ni、Fe等。C、N 有 利于提高 TiAl 基合金的抗蠕变强度，Si、B、Ni、Fe 可以降低合金 的粘度，Si 还可以提高其抗氧化能力和塑性，少量的 P、Se、Te 可 以显著提高其抗氧化能力，少量的 Si、B 还可以细化其显微组织。
合金%（原子） Ti-47Al-2Cr-2Nb（GE公司） Ti-47Al-2W-0.5Si（ABB公司） Ti-47Al-2Nb-2Mn-0.8%（体积）B（Howmet公司） Ti-45Al-2Nb-2Mn-0.8%（体积）B（Howmet公司）
司太立合金热处理工艺
司太立合金热处理工艺
司太立合金热处理工艺是一种常见的金属加工工艺，用于改变金属材料的物理和化学性质，提高其强度、硬度、耐腐蚀性能等。
司太立合金热处理工艺包括以下几个步骤：
1. 加热：将金属材料加热至一定温度，一般是超过其临界温度，以使金属晶粒重新排列并改善材料性能。
2. 保温：将金属在一定温度下保持一段时间，使其达到均匀的热平衡状态，使晶粒再结晶、析出相形成和固溶体溶解等反应完全进行。
3. 冷却：经过一定的冷却速度使金属材料在固态下迅速冷却，控制其组织和性能。
4. 固溶处理：将金属材料在高温下保持一段时间，使固溶体过饱和，然后迅速冷却，使溶质原子尽量均匀地溶解在基体中，提高材料的均匀性和塑性。
5. 淬火：将金属材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却至室温或较低温度，使材料产生马氏体、贝氏体等硬化相。
6. 回火：将金属材料在一定温度下保温一段时间，以减轻或消除淬火过程中产生的内应力和氢脆等不良影响，提高材料的韧性和可塑性。
通过以上步骤的组合和控制，司太立合金热处理工艺可以使金属材料获得理想的力学性能和组织结构，以满足不同应用领域对材料的要求。
TiAl金属间化合物发展现状
金属间化合物的发展现状昆明理工大学材料科学与工程学院------以TiAl基金属间化合物为例摘要：本文通过对TiAl基金属间化合物的发展历史，显微组织，性能，最新的生产工艺、应用及未来发展趋势的简单介绍，阐述TiAl基金属间化合物的发展现状。
关键词：TiAl 金属间化合物发展史显微组织性能工艺应用发展趋势1、前言金属间化合物以其优异的耐高温、抗氧化、耐磨损等优良特性，受到材料界的青睐，被誉为半陶瓷材料，它是介于高温合金和陶瓷之间的最有希望的高温结果材料之一。
目前，世界各工业发达国家均投入了大量的人力与资金进行研究，我国也在国家自然科学基金，“863”等高技术研究发展计划中将金属间化合物的研究列为计划，而TiAl金属间化合物的研究又是其中的一热点，本文正是对TiAl 金属间化合物复合材料的发展现状进行了简单的介绍。
1.1 TiAl的概述TiAl基合金是一种新兴的金属化合物结构材料，γ-TiA1合金具有许多突出特点，例如：密度低，具有高的比强度和比弹性模量，在高温时仍可以保持足够高的强度和刚度，同时它还具有良好的抗蠕变及抗氧化能力等等，这使其成为航天、航空及汽车用发动机耐热结构件极具竞争力的材料，因此，TiA1合金的发展一直受到世界各国研究者的关注和重视。
TiAl基合金的室温延伸率通常在0.3-4％之间变化，屈服和拉伸强度则分别在250－600Mpa和300－700Mpa之间。
早期研究的TiAl基合金多为铸态。
通常铸态组织为粗大树枝晶，很容易产生疏松和成分偏析，因而其脆性极高，室温延性几乎为零。
在钛铝合金中存在几种金属间化合物, 它们相当于端位固溶体的超晶格, 而且一直被看成为制造轻量化高温材料的有利基础。
它们除了比常规钛合金的密度小以外, 由于有序化温度高,在高温下有高的强度, 而且因Al含量高, 而具有更好的抗腐蚀性。
过去20多年来, 钛铝合金结构材料都是六方DO19结构的α2 ( Ti3Al)相或是正方L10 结构的γ(Ti Al)相基础上形成的, 还具有正交结构的三元金属间化合物Ti 2Al Nb。
热处理工艺对铸造TiAl基合金组织及性能的影响
热处理工艺对铸造TiAl基合金组织及性能的影响包春玲;张有为;赵军;谢华生【摘要】The heat treatment process of quenching+tempering+short-time high temperature treatment for the Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy was designed and studied.The Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy test bars were melted and casted using a 80 kg consumable vacuum skull furnace.After hot isostatic pressing(HIP),the bars were treated by designed heat treatment process.For quenching,different cooling methods were studied includingoil cooling,water cooling and air cooling after 10-min holding at 1 390℃.Tempering treatment was performed at 1 230℃for 6 h.8-min holding at 1 320 ℃ was selected as the short time high temperature treatment process.The results showed that through the designed heat treatment,the grain size of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy could be refined to30μm~50μm and the mechanical properties were improved as well.%设计并研究了淬火+回火+短时高温处理的热处理工艺对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观组织和力学性能的影响.首先采用80 kg真空自耗凝壳炉浇注了Ti-48Al-2Cr-2Nb合金试棒,经热等静压处理后,进行淬火+回火+短时高温的热处理.其中淬火为1 390 ℃下保温10 min后分别采用油冷、水冷和空冷的不同冷却方式;回火处理为1 230 ℃下保温6 h;短时高温处理选择1 320 ℃下保温8 min.研究结果表明热等静压后Ti-48Al-2Cr-2Nb合金经淬火(水冷)+回火+短时高温处理热处理,晶粒尺寸可细化到30~50 μm,力学性能得到提高.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2017(034)002【总页数】6页(P49-54)【关键词】热处理;TiAl;组织;性能【作者】包春玲;张有为;赵军;谢华生【作者单位】沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022;沈阳铸造研究所钛部 ,沈阳 110022【正文语种】中文【中图分类】TG156.1室温塑性低、热塑性变形能力差和在850℃以上抗氧化能力不足这三大缺陷是阻碍TiAl基合金实用化的主要障碍[1-2]，其中铸态TiAl基合金塑性低，是阻碍其作为高温结构材料实际应用的最大障碍。
TiAl合金设计概述
TiAl合金设计概述1 合金设计概述材料科学的发展是依赖于实验技术的创新和综合理论水平的提高。
材料科学是材料设计的理论基础,材料科学的发展方向决定了材料设计的方向。
合金设计是国外70 年代发展起来的一门新兴的交叉学科。
现今,根据科学理论,人们能动地设计出具有预想性能的材料的所谓材料设计在逐步兴起时,在金属材料中合金设计这一科学方法,更为广大冶金工作者所广泛采用。
这一方法必将逐步代替传统的、耗时费事的试探筛选方法。
由于在金属与合金设计中成分参数与组织参数不易控制,合金性能的推断也有一定困难,所以完善的金属与合金设计有待于材料科学与工程的进一步的发展。
可以说合金设计尚处于初级的发展阶段。
1.1 设计依据合金设计是一门综合学科。
它需要依据以下三方面综合考虑。
即(1)要充分了解合金在服役条件下的使用性能(如机械性能、物理性能等)。
(2)要了解合金从生产到制成产品的工艺性能(如铸、锻、焊、切削加工等)。
(3)还需要考虑非常重要的经济因素(如原料、价格、市场等) 。
可见,合金设计是通过合金成分和组织的严格控制与合理配合而获得预期的性能,它是建立在合金成分、组织、性能、工艺定量关系基础上的综合结果。
1.2 设计的方法与其步骤从研究方法来看,目前,国内外用于合金设计的方法有下述三种: 第一种方法基于材料科学角度进行合金设计。
由于多粒子量子力学计算,需引入许多边界条件,因而难以得到满意的结果。
计算机的发展,可处理数十个粒子的系统,但这和实际应用还有很大的差距。
尽管如此,从材料科学的角度进行合金设计的开发, 可从中引出许多合金设计的课题。
第二种方法, 从状态图角度进行合金设计。
这是大家比较熟悉常用的方法。
例如,根据Sn- Pb二元状态图来设计锡铅焊料。
根据Cu - Sn、Cu - Zn状态图来设计青铜及黄铜,根据Al- Si- Mg状态图来设计铸造铝合金等,在热力学计算相图方面,如高温合金中评价R 相的生成条件也有较好的进展。
TiAl合金介绍答辩
3. 净化合金，降低氧、氮等间隙式杂质元素的含量。
合金化提高 TiAl 合金强度的基本机制
1. 金属元素以固溶形式加入到γ-TiAl合金中，以此来影响γ 相特征，例如其面缺陷能和扩散系数
2. 非金属元素合金化的目的在于形成第三相（或更多相）， 以便在铸造过程中获得沉淀强化或者细晶强化效果。
3. 通过调节TiAl合金中的α2和γ相体积分数，改善γ-TiAl合金 的力学性能和变形行为。
义 流动性、减少偏析、气孔、缩孔等改善工艺性能的作用
稀土元素对TiAl合金的作用
稀土Y
Y 能显著细化晶粒，而且能有效改善 TiAl基合金的抗氧化性。
稀土Er
Er 固溶在基体中，由于有强烈的内氧化作用，且 Er 的添加有利于合金 变形机制的诱发。Er 从变形行为及晶格参数两方面影响 TiAl 基金属间 化合物
TiAl 合金中合金化元素的作用
根据Ti-Al-X三元相图中γ-TiAl单相区γ/α相线的走向，原子 站位可分为三类合金元素
第一类 取代Ti原子：如Nb、Ta、W、Mo等 第二类 取代Al原子：如Mn、Si等 第三类 Ti和Al都可取代的：如Cr、V等
通过对Ti48Al的γ-TiAl点阵常数的研究发现： 1、V和Nb对c/a轴比影响较小，Cr和W降低而Mn提高c/a； 2、所有合金化元素都降低单胞体积，并发现改善塑性的程度与单胞体 积下降的程度相一致，而与c/a变化不一致
tial合金成分比例 -回复
tial合金成分比例-回复题目：tial合金成分比例摘要：tial合金是由钛（Ti）和铝（Al）元素组成的一种重要的高温结构材料。
它具有优良的高温性能和轻量化特点，在航空航天、汽车和船舶等领域有广泛的应用。
本文将深入探讨tial合金中钛和铝的成分比例对其性能的影响，并提供一种适合制备高性能tial合金的成分比例。
引言：tial合金由于其优良的高温性能和轻量化特点，成为了代表性的结构材料之一。
尽管钛和铝元素都具备一定的优点，但二者在不同比例下对tial合金的影响却有所不同。
了解钛和铝的成分比例对tial合金性能的影响，对于优化合金设计具有重要意义。
1. 钛和铝的特性：钛具有较高的强度和良好的耐蚀性，同时具备高温抗氧化性能。
铝具有良好的塑性和导热性能，同时还能增加合金的强度。
钛和铝的相容性较好，可以形成均匀的结构，提高合金的性能。
2. 钛和铝的成分比例对tial合金的影响：2.1 高温性能：钛和铝之间的配比可以影响tial合金的高温性能。
当钛含量较高时，合金的高温强度和耐热性能增强；而当铝含量较高时，合金的塑性和可加工性增强。
因此，在不同场景下，可以根据需求调整钛和铝的成分比例。
2.2 密度和轻量化：钛和铝的成分比例还会影响合金的密度，从而影响其轻量化特点。
由于钛的密度较低，因此提高钛含量可减小合金的密度，实现轻量化的目标。
2.3 形变能力：钛和铝的成分比例还会影响合金的形变能力。
当合金中的钛含量较高时，合金的形变能力较低，对应的合金具备较好的高温稳定性；而当合金中的铝含量较高时，合金的形变能力较好，适合高强度及复杂形状的应用。
3. 最佳的tial合金成分比例：根据不同的应用需求和性能要求，选择最佳的tial合金成分比例具有一定的挑战性。
一种常见的选择是以Ti-45Al为基准，当钛含量小于此基准时，合金的高温强度下降，但塑性增加；当铝含量大于此基准时，合金的塑性和可加工性增加，但高温强度下降。
因此，Ti-45Al成为了一种折中的选择，既具备一定的高温强度，又具备较好的塑性和可加工性。
粉末冶金TiAl合金
粉末冶金制备γ-TiAl基合金的具体方法主要有：机械合金化、 基合金的具体方法主要有：机械合金化、 粉末冶金制备 基合金的具体方法主要有 自蔓燃—高温合成 反应烧结、 预合金粉末法、 爆炸合成、 高温合成、 自蔓燃 高温合成、 反应烧结、 预合金粉末法、 爆炸合成、 等 离子喷射成形等。而这些方法并不是独立的， 离子喷射成形等。而这些方法并不是独立的， 常常两种或多种方 法结合在一起， 很难严格区分。 法结合在一起， 很难严格区分。
机械合金化工艺采用的原料既可是单质元素粉末，也可是预合金粉。 机械合金化工艺采用的原料既可是单质元素粉末，也可是预合金粉。 Ti、Al单质混合粉经机械合金化， 很容易使 、Al组元尺寸细化、 单质混合粉经机械合金化， 组元尺寸细化、 、 单质混合粉经机械合金化 很容易使Ti、 组元尺寸细化 形成一种颗粒细小的Ti/Al复合粉；进一步延长球磨时间， 则发生合金化 复合粉； 形成一种颗粒细小的 复合粉 进一步延长球磨时间， 或形成非晶。 预合金粉经机械合金化， 或形成非晶。TiAl预合金粉经机械合金化，其晶粒尺寸能显著细化。 预合金粉经机械合金化 其晶粒尺寸能显著细化。 两种经机械合金化方法处理的粉末，其烧结行为有些差异， 两种经机械合金化方法处理的粉末，其烧结行为有些差异，但均可烧 结成致密度大于96%的TiAl基合金材料 。 结成致密度大于 的 基合金材料
粉末冶金γ-TiAl系合金的微观组织形态有近γ态组织、双 态组织和全片层组织。 当具备细小晶粒的双态组织或全片层组织时，粉末冶金γTiAl系合金才会表现出较好的综合性能。
从表中可以看出，具备双态组织的 从表中可以看出，具备双态组织的γ-TiAl系合ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的抗拉强度和伸长 系合金的抗拉强度和伸长 率都优于具备全片层组织的γ-TiAl系合金。 系合金。 率都优于具备全片层组织的 系合金
tial合金熔点
tial合金熔点标题：Tial合金熔点摘要：Tial合金是一种轻质高强度材料，在航空航天等领域有广泛的应用。
其中熔点是一个重要的物理参数，影响了制备过程和使用性能。
本文将详细介绍Tial合金的熔点相关知识。
正文：1. Tial合金的组成和性质Tial合金是由钛和铝两种元素组成的二元金属材料。
它的主要性质包括轻质、高强度、高温强度和耐腐蚀性等。
它的密度比钢还轻，但强度却相当于其2~3倍，而且具备良好的高温强度和耐腐蚀性能。
因此，在航空航天等领域有广泛的应用，如航空发动机叶片、燃烧室内衬、飞机结构件等。
2. Tial合金的熔点Tial合金的熔点是指该合金在加热过程中，当温度达到某一数值时，其开始由固态转变为液态的温度。
Tial合金的熔点取决于其具体的成分结构和制备工艺。
Tial合金的熔点一般在1300℃左右，但根据合金中钛和铝的比例和合金的掺杂元素等因素，熔点存在一定的差异。
比如，在含有Ti-48Al-2Nb-2Cr-0.1Si合金中，熔点最高可达到1460℃以上，而在Ti-45Al-10Nb-xCr（x=1.0~4.0）合金中，熔点则在1350℃左右。
3. Tial合金熔点的影响因素Tial合金的熔点取决于许多因素，包括：（1）合金成分。
Tial合金中，铝和钛的比例对熔点有很大影响。
当铝的含量增加时，熔点有降低的趋势；而当钛元素的含量增加时，则有升高的趋势。
（2）合金晶体结构。
Tial合金的晶体结构对熔点也有很大的影响。
Tial合金主要存在两种不同的晶体结构：γ-TiAl相和α2-Ti3Al相。
其中γ-TiAl相的熔点较高，而α2-Ti3Al相的熔点较低。
（3）合金掺杂元素。
Tial合金中，掺杂元素的含量和种类对熔点的影响也很大。
诸如Nb、Cr、Si、Mo等元素的添加或微量掺杂，都会对熔点产生一定的影响。
（4）合金制备工艺。
Tial合金的制备工艺也会影响熔点。
如合金的真空熔炼和等轴凝固等方法可以得到高质量的Tial合金，其熔点也可能会有所不同。
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第２ 卷 ９
第３ 期
中 国材 料 进 展
ＭＡＴ ＥＲＩ ＡＬＳ ＣＨＩ ＮＡ
Ｖｏ ９ Ｎｏ ３ Ｌ２ ． Ｍａ ． ０１ ｒ２ ０
２１ ０ ０年 ３月
ＴＡ 合 金 的 热 加 工 、 组 织 和 性 能 ｉ１
陈玉勇 ，杨 非 ，孔 凡涛 ，肖树 龙
（ 哈尔滨工业大学材料 科学与工程学 院 ，黑龙 江 哈尔滨 １００ ） ５ ０ １
Ｋｅ ｒ ｓ：Ｔ Ａ ｌ ；ｐｏ ｅ ｓ ｇ ｉｒｓ ｕ ｔｒ ；ｐｏ ｅｔ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｉ１ ｏ ｌ ａ ｙ ｒｃ ｓｉ ；ｍ ｃ ｔ ｃ ｅ ｒｎ ，ｗｔ ｉ ｆ ２０ｍｍ ｘ ４ｍｍ ａｄ５ ０ｍ ０ ｍ，ｒｓｅｔ ｅ ，ｗ ｒ ｕｃｓｆＨ ｒｐ ｅ ｒ ｇ ｏ ｉ Ｃ ｉａ ｉｌ ｚ ｏ ＋ ６ ｎ ０ ｍ ｘ３０ ｍ ｙｎ ｌｓ ｅ ２ ｅｐ ｃｖｌ ｉ ｙ ｅｅｓｃｅｓ ｙｐｅａ ｄｔ ｏ ｈ ｕ ｒ ｈｕ
关键 词 ：ＴＭ 合金 ；加工 ；组织 ； 能 ｉ 性 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｉ６ ２ Ｇ ４ ． ３ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ ３ ６ （ ０ ０ ０ ０ １ ０ ６ ４— ９ ２ ２ １ ） ３— ０ ２～ ６
Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｅ ｓｎｇ， Ｍ ｉ ｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎｄ
摘 要 ：采用水冷铜坩 埚感 应熔炼技术制备 了高质量 的 Ｔ－ Ａ－Ｖ０ ３ 金铸锭 ，该 合金铸态 组织为 近层片组织结 构 ，层 ｉ３ Ｉ －．Ｙ合 ４ ９
片团簇 的体积分数为 ８ ％左右 ，大小 约为 ８ ｍ，块状 卢和 相位 于层 片团簇边 界。层片结构 中除 了 和 Ｑ ５ Ｏ ２相外 ，还存在少 量的 口相析出物。Ｔ４３ ｌ Ｖ－． Ｙ合金 具有 良好的热加工性能 ，通过包套锻造和包套 轧制 技术 ，成功制备 了大尺寸 ＴＭ 合金 ｉ Ａ＿ ｏ３ ９ ｉ 锻饼 和国内最大尺寸 ＴＡ 合金 板材 ，其尺寸分别为 犯６ ｌ ｘ ４ｍｍ和 ５ ０ ｍ ０ ｉＩ ０Ｉｍ ２ ｘ ０ ｍ ｘ３ ０ｍｍ。经热变 形后 ，ｒ４３ －Ｖ ３ ｆ Ａｌ ． Ｙ合 ｉ ９ 金 的显 微组织 明显 细化 ，力学性能得到 了显著提 高。
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｈｇ ｕ ｌｙＴＡ ｌ ｇｔ ｉ ｏ ｎｌ ｏ ｐｓ ｉ ｆ ｉ ３ Ｉ Ｖ０ ３ （ ｔ％ ）ｗ ｓ ｒｐｒｄｕｉ ｓｒｃ ： ｉ ｑ ａｔ ｉＩ ｏ ｉ ｏ ｗｔ ａｎｍｉ ｍ ｏｉｏ ｏ － Ａ 一 －． Ｙ ａ． ｈ ｉ ｌ ａ ｙｎ ｈ ａｃ ｔｎ Ｔ ４ ９ ａ ｅ ａ ｓ ｇ ｐ ｅ ｎ
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