液相渗Si提高TiAl基合金的高温抗氧化性
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
提高TiAl基合金室温塑性的方法_孔凡涛
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!-$%&’ 合金是既有本征脆性又有环境脆性的金
属间化合物， 合金的室温脆性本质可主要归纳为以下 几个方面： （ 电子结构含有高的共价键结合因素， 金属键 !）
收到初稿日期： ,##!-#+-,,( 收到修改稿日期： ,##!-!#-,1 作者简介： 孔凡涛， 男， 博士研究生， 哈尔滨工业大学 *1* 信箱， 黑龙江 哈尔滨 !"###! ， 电话： !@A! 年生， #*"!-+*!++#A
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改善 "#$% 基合金室温塑性的方法
改善微观组织结构 采用双相显微组织 $%&’ 基合金 对 $%&’ 二元合金的研究表明， $%&’ 基合金的力学
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性能对微观组织结构非常敏感 2 M H 9 . 。$%&’ 基合金显微 组织取决于合金成分和冷却速度。 $%&’ 基合金缓冷态 研究表明含铝 3"B>I 接近平衡的组织随成分而异 2 *) . ， H 34B>I 合金为 ! 单相组织，含铝 L4B>I H 3)B>I 为 !O（ "" 5 !） 双相复合组织，含铝 L!B>I H L4B>I 为 前面已经说明， 富铝的单相合金几 "" 5 ! 全片层组织。 乎没有室温塑性， 因此控制合金成分， 引入少量 "" , 形成富钛的双相 $%&’ 基合金， 以此来提高塑 $%! &’ 相， 性。当铝含量控制在 L#B>I 左右时， 双相 $%&’ 基合金 具有较好的塑性变形能力。当然， 由于冷却速度不同 带来的显微组织不同同样会对合金的塑性带来影响， 但与缓冷态双相组织相比，其他显微组织研究较少， 这里不再赘述。 将铸态和热加工态的铝含量在 L4B>I H L9B>I &’ 范围内的当前重点研究的 $%&’ 基合金在不同温度区 间进行热处理， 可得到 L 种典型的室温双相显微组织， 它们分别为全层片状组织 ( PQ + 、 近层片状组织 ( 0Q + 、 与单相合金相比， 双态组织 ( R/ + 和近 ! 相组织 ( 0S + 。 几种双相组织的室温塑性都有不同程度的提高。
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。
真空熔炼TiAl金属间化合物过程中合金元素的挥发行为
真空熔炼TiAl金属间化合物过程中合金元素的挥发行为摘要：真空熔炼的目的是防止金属间化合物的污染。
但在真空中，钛和铝合金中铝的挥发性损失将影响金属间化合物的组成精度。
用钛和铝合金的活动系数计算了钛和铝合金中钛和铝元素的挥发性损失速率。
关键词：TiAl金属间化物；真空熔炼；元素挥发最初的TiA合金已经成为航空、汽车工业领域的新一代替代材料，因为它们的密度很低，而且在高温下性能很好。
然而它的应用受到环境温度低可塑性和初始合金高温氧化强度低的阻碍。
一、ＴｉＡｌ合金的特点及发展基本TiA合金的密度为3.85-4.2 g/cm3，低于纯钛，低于镍基热合金密度的50%。
它具有轻巧性、特殊强度、耐磨性、耐火性、抗氧化性等优点，在室温和高温下具有良好的热力学性能。
它有望应用于航空航天、武器制造和汽车工业。
在20世纪50年代早期，人们发现高质量的合金具有良好的抗氧化和高温性能，但由于其在环境温度下的低可塑性，研究进展非常缓慢。
直到80年代初，第一代TiAl合金，即在48Al 1V it-0.3 C在美国设计，以便除其他外，改善环境，TiAl破裂，但含有塑料总体业绩的弹性，未满足的合金的实际需要，因此从根本上改变它的实验室分析。
第二代以铸造TiAl合金为主，与第一代TiAl合金相比，表现突出的优势在760℃比强度、蠕变强度，抗氧化，改善高温的性能结构有望取代镍基高温合金。
第二代主要合金为ti-48al-2cr-2nb铸造合金，由美国空军和GE公司联合开发。
通过添加Cr和Nb元素，提高了合金在室温下的强度、塑性和抗氧化性。
目前，用该合金生产的零件已通过发动机试验。
此外，由Howmet开发的Ti-（45-47）al-2mn-2nb-0.8 TiB 2 XD是典型的第二代TiAl合金。
最初的TiAl合金被开发到第三代，由最初的锻造TiAl合金主导。
对合金成分设计的考虑更加全面，既提高了TiAl合金的室温可塑性，又提高了高温强度和氧化强度等性能。
TiB2对TiAl基合金显微组织、力学性能及抗氧化性的影响
TiB2对TiAl基合金显微组织、力学性能及抗氧化性的影响肖树龙;荆科;徐丽娟;陈玉勇【摘要】采用水冷铜坩埚真空感应熔炼(ISM)技术制备β型TiAl合金Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y(摩尔分数，%)及其复合材料Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y(摩尔分数，%)＋3%TiB2(体积分数)两种材料，并对TiAl合金及其复合材料的显微组织、力学性能和抗氧化性能进行研究。
结果表明：加入TiB2后，TiAl合金中的晶粒尺寸和层片间距都得到细化，显微硬度、室温和高温抗拉强度提高，但室温伸长率略有下降，高温时复合材料表现出良好的塑性；800℃循环氧化100 h 后，TiAl合金和复合材料氧化表面均保持完整，未产生剥落；加入TiB2后，导致两种材料表面氧化物的生长形态发生变化，但两种材料的氧化增量和氧化层厚度相近，因此，TiB2对氧化物的生长形态有影响，但对抗氧化性能影响不大。
%TiAl-based alloy Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y (mole fraction,%) and composites Ti-45Al-2Nb-1.5V-1Mo-0.3Y (mole fraction, %)+3%TiB2 (volume fraction) were prepared by induction skull melting (ISM). The microstructure, mechanical properties and oxidation resistance were studied. The results show that the composites exhibit much finer lamellar colony size and lamellar spacing compared with matrix. The micro-hardness and tensile fracture strength are improved at room temperature and 800℃, while the tensile elongation decreases at room temperature. The composites show good plastics at 800℃. After oxidation in air at 800℃for 100 h, the oxidation surfaces of matrix and composites show good quality with no micro-cracks observed. The growth morphologies of matrix oxidation surface change compared with those of composites. But the mass gain andthickness of oxide scale of composites are almost the same as those of matrix. So, TiB2 has some influence on the growth morphologies of oxide scale, but nearly has no influence on the oxidation resistance.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)012【总页数】7页(P2530-2536)【关键词】TiAl合金;显微组织;力学性能;抗氧化性;TiB2【作者】肖树龙;荆科;徐丽娟;陈玉勇【作者单位】哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001; 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001;哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001; 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室，哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TG146.2随着航空航天、汽车等领域的不断发展，对于材料的强度、性能提出了更高的要求。
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-Nb现状
高能球磨制备高铌TiAI合金一. 研究背景高温结构材料是指能在600 0C以上长时间稳定工作，并具有一定强度的材料。
随着航天航空事业的发展，人们对高温材料提出了更高的要求，不仅要求高温材料具有更高的工作温度(800 0C ~ 1000 0C )，还要具有较低的密度和良好的可加工性。
TiA 1基合金具备很高的比屈服强度(屈服强度/密度)、比刚度(弹性模量/密度)和优良的高温性能，因此被认为是最具有应用潜力的轻质高温结构材料，尤其是在航空发动机上的应用前景诱人，与传统Ni基超合金相比，应用TiAI基合金可以使发动机减重20%~30%。
然而，常规TiAl基合金仍然存在室温脆性、难加工性、高温(8500C以上) 抗氧化能力较差和高温蠕变等缺点,还不能完全满足航天航空工业提出的使用要求。
目前，高铌合金化TiA l基合金由于其优异的高温性能和综合性能，目前主要的重点放在研究合金化的机理，寻找具有最优良综合性能的成分配比以及如何改善合金的加工性能上。
二. 研究现在2.1粉末冶金法制备TiAI/TiAINb合金Nb的熔点高达246 8 0C ,比Ti和A1的熔点(1660 0C , 663 0C)高的多，导致铸造TiA 1基合金尤其是高妮TiA1基合金非常容易出现宏观成分偏析、疏松、缩孔等缺陷。
而粉末冶金法制备TiAl基合金在消除上述缺点方面有明显的优势。
另外，粉末冶金法易实现合金的近净成形，获得细小均匀的显微组织和纳米晶，这也是铸造方法所不能比拟的。
粉末冶金法制备TiAl基合金包括两种方法:元素粉末法和预合金粉末法。
元素粉末法是指利用Ti粉、A1粉等单质粉末成形烧结，原材料易获取，成本较低，同时可以灵活的改变合金成分配比和添加各种合金化元素，但在控制粉末杂质含量和提高致密度方面较差;预合金粉末法是指直接利用TiA 1基合金粉末(一般通过雾化制得)进行成形，预合金粉末价格相对较高，而且不容易改变合金成分配比，但预合金粉末在控制粉末杂质含量方面性能较好，并且烧结性能也得到了提高。
γ—TiAl合金的第一性原理计算研究进展
γ—TiAl合金的第一性原理计算研究进展作者：王源来源：《中国科技博览》2017年第03期[摘要]γ-TiAl基合金金属间化合物具有低密度、较高弹性模量以及良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化能力。
目前，第一性原理计算模拟提高了γ-TiAl合金材料的研发速度，并降低了研发成本。
使得基于第一性原理的计算模拟方法逐渐成为备受关注的研究课题。
本文主要介绍了在国内外第一性原理模拟计算与γ-TiAl合金的物理性质方面的研究进展。
[关键词]γ-TiAl；合金材料；第一性原理计算中图分类号：TG146.23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0158-02[Abstract]γ-TiAl based alloys have low density， high elastic modulus， good high-temperature strength， creep resistance and oxidation resistance. Currently， the first principles calculation has improved the development speed of -TiAl alloy， and reduced the cost of research and development. Therefore， the first principles simulation has become a research topics. This paper mainly introduces the research progress of the first principles simulation and the physical properties of -TiAl alloy.[Key words]γ-TiAl；Alloy materials； first principles calculation1 引言γ-TiAl合金具有较低的密度、较高的弹性模量和高温强度以及抗蠕变和抗氧化能力[1，2]。
等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温性能的研究
等离 子表 面 合金 化技 术 是一 项 优 质 、 效 的表 高 面工 程技 术 ， 备 的合 金 层 厚 度 较 厚 ， 面合 金 制 表 元素 含量 高 ， 基 体 结 合 状 况 好 ， 改 善 ＴＡ 基 合 与 是 ｉ１
金高 温 性 能 的理 想 技 术 。根 据 已 有 研 究 者 在 ＴＡ ｉ１ 基合 金表 面 ｃ 合 金 化 的成 果 可 知 ， ｒ 子将 替 ｒ ｃ原
果
过 ６０ ０ ℃抗 氧 化能力 陡 降 ， 面形 成疏 松 ＴＯ 。 表 ｉ， 改 善 ＴＡ 基 合 金 高 温 抗 氧 化 性 能 的研 究 工 作 ｉ１
起 步较 早 ， 得 了大 量 的研 究 成 果 ： ＴＡ 基 合 金 取 对 ｉ１ 进行 Ｃ ， ｈ Ｓ 合 金 化 ｒＮ ，ｉ ， 面形 成 包 覆 涂 层 ， 表
化性 能 同时兼 顾其 耐磨 性 的研究 显得 尤为 重要 。
较好 的抗 高温蠕 变 能 力 ， 为 未 来 具有 竞 争 力 的航 成
空 发动 机 用金 属材 料 之 一 。 但是 ， 随着 航 空动 力
事 业 的进 一步 发展 ， 动机推 力 、 率 的提 升必 将导 发 效
致 工作 温度 的相 应 提 高 ， 对 材 料 的 高 温性 能提 出 则
第 ３ 卷 第 ６期 １
２ｌ ０ １年 １ ２月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ ． １ ３１，Ｎｏ． ６
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩ ＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩ ＡＬＳ
Ｄｅ ｅ ｃ ｍｂｅ ２ １ ｒ ０ｌ
等 离 子表 面 Ｃ ．ｉ 金化 改 善 ｒＳ 合 ＴＡ 基 合 金 高温 性 能 的研 究 ｉＩ
钛合金高温氧化参考文献
钛合金高温氧化参考文献[1] Christoph Leyens and Manfred Peters. Titanium and Titanium alloys. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003[2] Y. Shida and H. Anada. The effect of various ternary additives on the oxidation behavior of TiAl in high temperature air. Oxidation of Metals, 1996, 45(1-2): 197-218[3] Y. Shida and H. Anada. Role of W, Mo,Nb and Si on oxidation of TiAl on air at high temperature. Materials Transactions, 1994, 35(9): 623-631[4][1]张亚明，周龙江，王卫林．钛合金表面渗铝的研究[J]．稀有金属材料与工程，1993，22 (1)，27-30[5][2]段良辉．Ti6Al4V双层辉光渗铝工艺与性能的研究[ D]．太原：太原理工大学，2006[6][3]魏东博，张平则，姚正军，梁文萍，缪强，徐重．TC4 合金双辉等离子渗Cr 高温氧化行为[J]．材料热处理学报，2011，32(10)，146-150[7][4] 王文波，徐重，贺志勇，王振霞，张平则．双辉技术渗铌对Ti-6Al-4V合金氧化性能的影响[J]．稀有金属材料与工程，2007, 36 (5), 869-873[8][5] 郑传林，徐重，谢锡善等．NiCrMoNb合金化层对TiAI金属问化合物抗氧化性能的影响[J]．稀有金属材料与工程，2003, 32 (1), 32-36[9][6]彭彩霞．渗硅TiAl基合金高温氧化动力学及抗氧化机理研究．太原理工大学，硕士学位论文，2007[10][7]熊华平，李晓红，毛唯，李建平，马文利，程耀永．表面渗硅处理提高钛铝基合金高温抗氧化性．金属学报，2003，39（1），66 -70[11][8] Y.S. Tian, C.Z. Chen, D.Y. Wang, Q.H. Huo, T.Q. Lei. Laser surface alloying of pure titanium with TiN–B–Si–Ni mixed powders, Applied Surface Science 250 (2005) 223–227 [12][9]Hui Songxiao, Zhang Zhu, Xiao Jinsheng and Yuan Guansen. Influence of Nb Ion Implantation on Oxidation Resistance ofHigh Temperature Titanium Alloy at 650 ℃. RARE METALS, 1999, 18 (3), 162-167[13][10]A.K. Lal, S.K. Sinha, P.K. Barhai, K.G.M. Nair, S. Kalavathy, D.C. Kothari. Effect of 60 keV nitrogen ion implantation on oxidation resistance of IMI 834 titanium alloy. Surface & Coatings Technology 203 (2009) 2605–2607[14][11]辛丽，李铁藩，李美栓，周龙江. 氯对TiAl 基合金高温氧化行为的影响. 腐蚀科学与防护技术199911（3），129-134[15][12] U. Hornauer, R.Gu¨ nzel, H. Reuther, E. Richter, E. Wieser, W. Mo¨ ller, G. Schumacher,F. Dettenwanger, M. Schu¨ tze. Protection of γ-based TiAl against high temperature oxidation using ion implantation of chlorine. Surface and Coatings Technology 125 (2000) 89–93[16]贾新云，郭保林.钛合金的高温氧化及防护. 航空工程与维修，2000，4：19-22[17][14]D.B. Lee, H. Habazaki, A. Kawashima, K. Hashimoto. High temperature oxidation of a Nb-Al-Si coating sputter-deposited on titanium, Corrosion Science 42 (2000) 721-729[18][15]王宝云，李争显，严鹏，王彦峰，姬寿长. Ti6Al4V表面磁控溅射NiCoCrAlY涂层的组织及性能. 表面技术，2010，39（1），26-29[19][16]C. Leyens, M. Peters, W.A. Kaysser. Intermetallic Ti-Al coatings for protection of titanium alloys: oxidation and mechanical behavior. Surfacce and Coatings Technology 94-95 (1997) 3440[20][17]汝强, 胡社, 胡显奇. 钛合金用Ti0.75 Al0.25 N防护涂层的制备与抗氧化性能. 金属热处理，2010，35（6），88-92[21][18]潘晓龙，王少鹏，李争显，黄春良，王宝云，严鹏，姬寿长. 电弧离子镀TiAlN涂层的热疲劳及抗氧化性能.真空科学与技术学报，2008，28（增刊），60-63[22][19]王志伟，夏长清，雷攀，孙玮，王志辉，王会敏. Ti62421s钛合金基体/离子镀CrN 涂层的微观表征与高温氧化行为. 中国体视学与图像分析，2010，15（4），405-410 [23]田鹏，刘新年，李争显，郭宏伟，贺祯. 钛合金表面抗氧化玻璃-陶瓷涂层研究进展. 中国陶瓷，2007，46（4 ），3-7[24] T. Moskalewicz, F. Smeacetto, A. Czyrska-Filemonowicz. Microstructure, properties and oxidation behavior of the glass–ceramic based coating on near-α titanium alloy. Surface & Coatings Technology 203 (2009)2249–2253[25]S．Sarkar，S．Datta，S．Das，D．Basu．Oxidation protection of gamma-titanium aluminide using glass ceramic coatings．Surface & Coatings Technology．2009，(203) ：1797 ～1805 [26]Minwei Zhang，etal．Lead-free Oxidation-resistant Glass-ceramic Coating for Heat Processing of Ti-6Al-4V alloy[J].Key Engineering Materials，2008，7 ：373 ～374[27]骆瑞雪, 李争显, 潘晓龙.钛合金表面熔烧铝化物涂层抗氧化性.材料热处理技术，2011年6月，124-125[28]梅雪莲. 钛合金表面低氧压熔结涂层制备及其性能分析. 吉林大学，硕士学位论文，2008[29]赵宇光，周伟，彭新，梁云虹，秦庆东. 钛合金表面低氧压熔结A-l Cr涂层及其高温抗氧化性. 吉林大学学报（工学版），2004，34（4），521-526[30]洪海云, 陈贻炽, 朱立群. 钛基体上氧化铝膜层的耐高温和耐腐蚀性能研究. 材料保护，2005，38（4）18-21[31]任保轶, 张学军, 高枫，彭建平, 冯乃祥. 非晶SiO2涂层的制备及其对Ti- 22Al- 26Nb合金的高温防护. 材料与冶金学报，2009，8（3），188-192[32]周海，陈飞，张建军，万汉城，吕晓静. TC4表面超音速等离子喷涂热障涂层的研究. 稀有金属与材料工程，2008,37（增1），771-773[33]Chungen Zhou, Fei Cai, Huibin Xu, Shengkai Gong. Cyclic oxidation behavior of Al–Cu–Fe–Cr quasicrystalline coating on titanium alloy. Materials Science and Engineering A 386 (2004) 362–366[34]周慧.钛合金表面微弧氧化膜制备与高温抗氧化性能的研究. 西北工业大学，硕士学位论文，2005[35]Zu Xiaotao, Wang Zhiguo, Feng Xiangdong, Huo Yongzhong, Lin Libin, Huang Xingquan, Li Yanling. The effect of pre-oxidation on the oxidation behaviour of Ti-alloy at 300℃ in an alkaline steam. Surface and Coatings Technology 140 2001. 161-165[36]赵宇光，周伟，秦庆东，梁云虹，姜启川. 预氧化处理对钛合金抗高温氧化行为的影响. 特种铸造及有色合金2004年第3期。
TiAl基合金表面Mo合金化试验研究
TiAl基合金表面Mo合金化试验研究许玮;刘小萍【摘要】对TiAl基合金表面Mo合金化试验进行了研究,并对试验前后的TiAl进行了抗高温氧化性能测试.结果表明:TiAl表面Mo合金化后,在表面形成致密均匀的合金层,该合金层具有良好的抗高温氧化性能,能显著提高TiAl基合金的抗高温氧化能力.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2010(024)001【总页数】2页(P23-24)【关键词】TiAl基合金;表面Mo合金化;高温氧化【作者】许玮;刘小萍【作者单位】山西大同大学工学院,山西,大同,037003;太原理工大学表面工程研究所,山西,太原,030024【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+3;TG156.8+10 引言TiAl基合金具有密度低、弹性模量高、高温强度和高温抗蠕变性能好等优点，使用温度与高温Ni基合金相近，但密度仅是其一半，因此被认为是新一代高温结构候选材料之一，可广泛应用于汽车或航空发动机的高温部件[1-6]。
然而，TiAl基合金的抗高温氧化能力较差，尚不能满足使用要求，因此，提高TiAl基合金的抗高温氧化性能对于进一步扩大其工业应用领域有着重要意义。
本文利用双层辉光离子渗金属技术在TiAl基合金表面渗Mo，形成成分含Ti-Al-Mo的致密合金层，并分析了该致密合金层对TiAl基合金抗高温氧化性能的影响。
1 实验方法试验所用TiAl基合金的名义成分为Ti-46.5Al-1.0V-2.5Cr，采用冷坩埚感应悬浮炉熔炼，铸锭1400℃×150MPa×15min热等静压处理致密化、均匀化，再经1150℃等温退火168h，将其线切割成3mm×13mm×4mm的试样，用SiC水砂纸打磨并抛光后用丙酮清洗。
采用太原理工大学表面工程研究所自行研制的双层辉光离子渗金属炉进行渗Mo试验；渗Mo之前对工件进行20～30min预轰击，主要是为了清洗和活化试样表面便于源极活性Mo原子的吸附。
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。
网状ti5si3tial基复合材料热变形与蠕变行为研究
摘要TiAl合金凭借其低密度、高比强度，可以显著提高发动机推重比，被期望为航空航天未来跨越式发展的理想化材料。
由于服役条件多为高温受力，因此蠕变性能为该材料实现广泛安全使用的关键性能，而Ti5Si3颗粒的加入有利于进一步提高高温强度、抗氧化性能和蠕变抗力。
本文采用压力浸渗结合热压反应烧结工艺制备了增强体含量分别为1.2%、3.5%、6.9%的Ti5Si3/TiAl基复合材料以及不含增强体的TiAl材料，期望具备良好的蠕变性能，并针对TiAl材料热加工性能差的缺点，研究了复合材料热变形行为特点。
采用OM、SEM、TEM、XRD进行微观组织结构观察表征，并测定密度、硬度和拉伸性能，通过热模拟试验和蠕变试验对复合材料进行了热变形和蠕变性能研究。
所制备的6.9vol.%Ti5Si3/TiAl基复合材料和3.5vol.%Ti5Si3/TiAl基复合材料增强体主要呈准连续双层网状分布，而1.2vol.%Ti5Si3/TiAl基复合材料增强体在基体中沿部分晶界析出分布，不含增强体的TiAl材料组织中由等轴γ相和片层组织组成。
随增强体含量的增加，室温显微硬度增加。
高温拉伸测试表明，复合材料的韧脆转变温度在800~830℃之间，800℃时，3.5vol.%Ti5Si3/TiAl复合材料具有最佳的高温屈服强度达到399.2MPa，850℃时，延伸率达到25.5%。
热模拟试验表明，复合材料流变应力随应变速率的增加和温度的降低而增大。
两种网状复合材料相比，6.9%Ti5Si3/TiAl基复合材料高温压缩强度更高，3.5%Ti5Si3/TiAl基复合材料具备在更低温度下进行热加工的潜力。
对3.5% Ti5Si3/ TiAl基复合材料在1000~1200℃，0.001~1s-1条件下进行热变形试验，得到热变形激活能为Q=564.67kJ/mol，并求得了热变形本构方程。
建立了应变为0.2、0.3、0.4、0.5的热加工图，在1125℃以上且应变速率为0.01s-1以下区域，为适合3.5%Ti5Si3/ TiAl基复合材料热加工的条件。
镍基高温合金Al-Si渗层高温氧化表面形貌分析
镍基高温合金Al–Si渗层高温氧化表面形貌分析张凡云，张尊礼，牛静，王蔓，施国梅，王蕊（沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司技术中心冶金所，沈阳 110043）摘要：采用无机盐料浆法在镍基高温合金表面制备了Al–Si渗层。
依据GB/T13303−91《钢的抗高温氧化性能测定方法》标准，用静态增重的试验方法，对制备了Al–Si渗层和未制备渗层的镍基高温合金进行了1 000 ℃恒温抗氧化性能试验。
利用带能谱分析的扫描电镜（SEM/EDX）进行了渗层表面形貌观察和成分测试并用XRD–6000对氧化后的渗层进行相组成分析。
研究结果表明：制备了Al−Si渗层的镍基高温合金在高温氧化过程中，渗层表面已转变成致密完整的α−Al2O3氧化膜，且渗层与基体合金的附着性良好，其抗高温氧化性能明显优于未制备渗层的镍基高温合金。
关键词：镍基高温合金；Al–Si渗层；高温氧化；表面形貌中图分类号：TG178 文献标识码：A 文章编号：1007–9289(2010)04–0048–04High Temperature Oxidation Surface Morphology of Al–Si Coating on Nickel–base SuperalloyZHANG Fan–yun, ZHANG Zun–li, NIU Jing, WANG Man, SHI Guo–mei, WANG Rui (Shenyang Liming Aero–Engine (Group) Corporation Technical Center Institute of Metallurgyical, Liaoning 110043)Abstract: Al–Si coating was formed on Nickel–base superalloy by slurry process. According to GB/T13303–91, the high temperature oxidation resistance at 1000 ℃ of specimens with coating and without coating was tested by static mass gain. Morphology and content of the coating were studied by SEM/EDX, and XRD–6000 was used to detect coating’s phase structure after oxidation, so the oxidation resistance can be analysized. Investigation indicated that: in the high temperature oxidation process, the coating on Nickel–based superalloy transferred into dense and integrity α–Al2O3 and the coating adhered to base well. Nickel–base superalloy with Al–Si coating had better high temperature oxidation resistance than those without coating. Key words: Nickel–base superalloy; Al–Si coating; high temperature oxidation;surface morphology0 引 言随着航空航天工业的不断发展进步，应用于航空发动机热端部件的高温合金材料服役环境愈来愈苛刻，为了提高合金使用寿命，在合金表面采用防护涂层技术[1]，以提高其抗高温氧化性能。
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基合金的表面渗碳行为及其机理
TiAl基合金的表面渗碳行为及其机理
江垚;贺跃辉;汤义武;李智;黄伯云
【期刊名称】《材料研究学报》
【年(卷),期】2005(19)2
【摘要】测定了不同温度下TiAl基合金表面渗碳的动力学曲线,分析了表面渗碳层的结构和组成,研究了TiAl基合金的渗碳机理.结果表明,CO对具有不同扩散速率的Ti和Al进行的选择反应,导致渗碳层的多层结构;TiAl基合金的表面渗碳过程分为两个阶段:渗碳初期和渗碳稳定期.在渗碳初期遵守近似的抛物线增重规律,在渗碳稳定期遵守近似的直线增重规律;在渗碳稳定期,TiAl基合金的表面渗碳反应为零级反应,动力学行为遵守严格的线性变化规则;速率常数与温度的关系较好地遵守Arrhenius公式.
【总页数】8页(P139-146)
【关键词】金属材料;TiAl基合金;表面渗碳;动力学;活化能;渗碳机理
【作者】江垚;贺跃辉;汤义武;李智;黄伯云
【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG146
【相关文献】
1.TiAl基合金的表面渗碳处理方法 [J], 徐强;汤新燕;蒲阳
2.TiAl基合金的离子渗碳研究 [J], 王利捷;郝建民;李波
3.渗碳处理提高TiAl基合金高温抗氧化性 [J], 贺跃辉;黄伯云;曲造辉;刘业翔
4.等离子渗碳提高TiAl基合金耐磨性 [J], 许玮;刘小萍;郭朝丽;梁文萍;徐重
5.TiAl基合金离子渗碳与高温抗氧化性研究 [J], 王利捷;张荣军
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高Nb-TiAl合金连续升温过程的组织演变
高Nb-TiAl合金连续升温过程的组织演变李莹;周廉;林均品;常辉【摘要】采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)、差热分析仪(DSC)和热膨胀仪(DIL)等研究高Nb-TiAl合金(Ti-45Al-8.5Nb-0.2W-0.2B-0.02Y,摩尔分数,％)在连续升温过程中的相变行为与显微组织演变.结果表明:高Nb-TiAl合金在升温过程中存在2个相变过程,①有序α2相→无序α相转变,②四方γ相→α相扩散型转变;在α2相→α相转变结束后,γ相→α相转变开始前,显微组织的近片层团尺寸随温度升高而减小,板条间距随温度升高而增大;随着温度的逐渐升高,γ相在母相α相的晶界、边界处逐渐消失.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)004【总页数】6页(P1-6)【关键词】高Nb-TiAl合金;相变;连续升温;显微组织【作者】李莹;周廉;林均品;常辉【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院先进金属材料研究院,江苏南京210009;南京工业大学材料科学与工程学院先进金属材料研究院,江苏南京210009;北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083;南京工业大学材料科学与工程学院先进金属材料研究院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TG146.2TiAl基合金由于具有低密度、高弹性模量和高强度等优异性能,作为一种高温结构材料已得到人们广泛的关注与研究[1-6]。
然而,该类合金由于室温韧性低和可加工性差等问题,严重制约TiAl基金属间化合物的实用化进程。
近年来,研究者通过添加不同金属元素来改善TiAl基合金性能。
如高熔点Nb元素可提高TiAl基合金的抗氧化性、高温强度和高温抗蠕变性能;W元素可改善TiAl基合金的抗氧化性和抗蠕变性能,并提高组织的稳定性;B元素可细化晶粒并提高合金强度和可加工性能[7-8]等。
由北京科技大学研发的高Nb-TiAl合金,较传统TiAl合金具有更高的比强度、高温氧化性、高温抗蠕变性等优异性能[9]。
TiAl复合材料的研究的开题报告
原位反应微合金化增强增韧Al2O3/TiAl复合材料的研究的开题报告开题报告题目：原位反应微合金化增强增韧Al2O3/TiAl复合材料的研究一、研究背景及意义TiAl是一种具有良好高温性能和低密度的高性能材料，其具有优异的耐磨损、耐热膨胀和高比强度等特性，是航空航天、汽车、船舶等领域中重要的高温结构材料。
但是，TiAl在高应力下易出现脆性断裂问题，降低了其实际应用价值。
而Al2O3具有良好的高温稳定性和热膨胀性能，与TiAl的性能相互补充，因此将两种材料结合起来制备复合材料可以有效解决TiAl在高应力下脆性断裂的问题。
近年来，有研究表明，在复合材料中添加微量元素能够提高材料的性能，比如增加材料的韧性和强度等。
因此，采用原位反应微合金化方法，将适量的微合金元素添加到TiAl/Al2O3复合材料中，可以有效提高其性能，并增强其韧性，从而更好地满足高温应用领域中的应用需求。
二、研究目的和内容1. 研究采用原位反应微合金化方法制备增强增韧Al2O3/TiAl复合材料的工艺参数和制备工艺流程。
2. 利用XRD、SEM等检测手段，对制备的复合材料的相结构和微观形貌进行表征分析。
3.研究添加微合金元素对复合材料力学性能的影响，包括强度、模量和韧性等。
4.探究复合材料在高温下的性能变化规律和影响因素。
三、研究方法和技术路线1.制备复合材料：采用熔体混合法制备增强增韧Al2O3/TiAl复合材料，将适量的微合金元素添加到熔体中实现原位反应微合金化。
2.材料表征：使用XRD、SEM、EDX等对制备的复合材料的相结构、微观形貌和元素成分进行表征。
3.力学性能测试：对制备的复合材料进行拉伸、压缩等力学测试，研究微合金元素对复合材料性能的影响。
4.高温性能测试：利用氧气炉或其他设备，对复合材料在高温条件下的力学性能和微观结构进行研究和测试。
四、研究进度安排第一年：1. 研究现有文献，并确定研究方向和内容。
2.制备Al2O3/TiAl复合材料，并进行表征。