第8章TiAl系金属间化合物
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金属间化合物新材料
孔凡涛 材料科学与工程学院
哈尔滨工业大学
1
第八章 Ti-Al系金属间化合物
2
1、绪论
Ti和A1由于具有低密度和良好的机械性能，是航 空航天广泛使用的材料。早在上世纪50年代，钛 的铝化物就得到了广泛的重视。
在Ti-A1二元系中主要有Ti3A1、TiA1、 TiA12、 TiA13四个金属间化合物相。其中有三个化合物得 到了广泛的研究和重视：Ti3A1、TiA1、TiA13。
y
' 0
k1m1/2
29
σ0.2 , MPa
900
RT yield strength
800℃ yield strength
800
700
600
500
10
15
20
25
30
35
λ -1/2× 102 (m)-1/2
室温和800℃层片间距对 Ti-47Al-2Cr-2Nb合金屈服强度的影响曲线
由此可知，对于具有细层片的TiA1基合金来说，通过 控制层片间距来提高屈服强度要比细化晶粒尺寸更显著.
（8）在基体中加入塑性粒子或塑性纤维。 在TiA1基合金基体中加入塑性粒子或塑性纤维，发展
以TiA1合金为基的复合材料，以此来提高室温塑性。
28
屈服强度与晶粒尺寸及层片间距的Hall-Petch关系
屈服强度与晶粒尺寸一般满足如下关系 ：
y 0 kgbd 1/2
屈服强度与层片间距的关系近似为：
Ti-47Al-1Cr-1Mn-2Ta Ti-47Al-2Nb-1Cr-1W-1B Ti-46Al-5Nb-1W-1B Ti-44Al-5Nb-1W-1B Ti-46Al-8Nb-1B Ti-44Al-8Nb-1B
Form Button Ingot Ingot Ingot Slab Slab Ingot Ingot Ingot Button Ingot Ingot
• 常规的高温合金不仅密度高，其使用温度也已接近目前先进 航空发动机各主要零部件的使用极限。迫切需要发展高比强、 高比模和综合性能良好的轻质高温结构材料。
• TiAl、Ti3Al、Ti2AlNb基金属间化合物合金正是顺应此种需 求而快速发展起来的。
4
5
美国NASA在研航天飞机X37
美国NASA在研航天飞机X33
机械 加工（TMP）； （3） 采用粉末冶金、机械合金化等技术； （4） 采用特殊热处理技术，如循环热处理； （5）添加β相稳定元素，通过热处理时β相钉扎在α相
界上来抑制α晶粒生长，如K5合金（Ti-46.5Al-2Cr-3Nb0.2W）；
（6）控制合金元素组成，如降低TiAl基合金的铝含量， 添加B、TiB2、C、N、稀土（RE）等添加晶粒细化剂； 18
ห้องสมุดไป่ตู้
Grain size, μm
270 240 200 120 100 50 220 210 300 40 150 60
19
层片间距细化
TiAl基合金层片间距大小主要依赖于铝含量、合金组成 和冷却速度。由下图可以看出层片间距随冷却速度增加而降 低，随Al含量增加而增加。
λ ,nm
2500
▼ Ti-48Al 2000 ▲ Ti-46Al
TiAl基合金晶粒尺寸与室温塑性的关系
25
（3）控制等轴γ相、α2相及层片组织的含量。 研究双相TiAl合金组织中层片体积百分数对塑性影响
的规律表明，当层片体积L与块状γ相体积Lγ间的比值 （L/Lγ）为0.3-0.4时，可以获得最佳的塑性。
另外，双相合金中的α2相与γ的体积比应控制在5%20%范围内，若α2相过多（﹥20vol%）将导致合金塑性降 低，这是由于α2相与γ相相比更脆造成的。
通过优化合金组织，具有以下组织特征的合金有较好的 综合性能 ：
➢ 组织类型为全片层组织； ➢ α2/γ的平均体积分数在0.05-0.25之间； ➢ 晶粒尺寸（GS）在50-250μm范围内； ➢ 层片间距（λ）在0.05μm -0.5μm范围内； ➢ 具有锯齿状晶界。
32
TiA1合金高温性能
33
34
（1）控制合金成分，使Al含量在46at%-49at%范围内，引 入少量α2-Ti3Al相，形成双相TiAl合金组织。
富铝的单相合金几乎没有室温塑性，因此控制合金成 分，引入少量α2相，形成富钛的双相TiAl合金，以此来提 高塑性。当铝含量控制在46-49at%左右时，双相TiAl合金 具有较好的塑性变形能力。
2st Generation
Ti-(46~47)Al-(0~2)Cr-2Nb-xMn-(0~0.2)B-(0~0.2)C
K5 Alloys Ti-(45.5~46)Al-(0~2)Cr-3Nb-0.2W-(0.1~0.3)B-(0~0.4)C-(0~0.2)Si
Emerging
Ti-45Al-(5~10)Nb-(0~0.2)B-(0~0.2)C-(0~0.2)Si
TiA1基合金成为航天、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基合金的发展一直受到世界各国 研究者的关注和重视。
9
在应用方面具体主要体现在三个方面： ➢ TiAl合金具有高弹性模量，用TiAl合金制成的高温结构
件能够承受更高频率的振动； ➢ TiAl合金比重小，600℃-800℃具有良好的高温强度和
Ti-A1系金属间化合物中作为高温材料有应用和发 展价值的是 A3B 和 AB 型合金 Ti3Al 和 TiAl。
目前，在Ti3Al基础上研究的Ti2AlNb金属间化合物 得到了重视。
3
• 航空、航天、车辆、舰船等发动机性能的不断提高对高温
结构材料的性能提出了新的要求：即“更强、更刚、更耐热和 更轻”。
➢ 近片层组织有最好的强度，并有一定的塑性； ➢ 全片层组织晶粒大，强度低，塑性差，但有优良断裂韧性
和蠕变抗力； ➢ 近γ相组织由于各方面性能都较低，已很少有专门研究。
目前，通过微观组织结构控制达到改善TiAl基合金各项性 能的研究已经成为研究重点。
22
改善TiA1合金室温塑性的方法
通过组织控制来改善TiAl基合金的室温塑性的途径有:
26
（4）改进合金的成形方法：通过热机械处理（如等温锻造、 热挤压等方法）和随后的热处理控制材料的最终显微组织； 采用定向凝固技术、快速凝固技术以及HIP技术改善合金的 显微组织。
（5）提高合金纯度、减少有害相的存在。TiAl合金中的杂 质元素（如O等）对其键价极性有非常重要的影响，研究表 明，不同纯度的金属炼制的二元TiAl合金的室温塑性可以相 差数倍。
Future
Ti-(44~46)Al-(4~8)Nb-(0~0.6)(W,Hf)-xB-(0~0.8)(C,Si)
12
c
b a
c a
c/a≈1.01 Fc Tetragonal
c/a≈0.8 Hexagonal
13
TiA1合金组织控制
微观组织控制包括：
✓ 片层组织含量； ✓ 晶粒尺寸； ✓ 层片间距； ✓ α2、γ的体积百分比； ✓ 晶界控制； ✓ γ相晶格参数； ✓ B2相含量形态。
上述缺点是限制和阻碍TiAl基合金发展和应用的瓶颈之一。 为了解决这些关键技术难题，必须相应的研究一系列的基础理论 及加工技术问题。
11
目前主要发展的几代TiAl合金
Class
Composition (at%)
1st Generation
Ti-(46~48)Al-2(Cr,Mn)-(0~2)Nb-(xB)
铸态TiAl基合金的晶粒尺寸
Alloys Ti-50Al-2Cr-2Nb-1B Ti-49Al-2Cr-2Nb-1B Ti-48Al-2Cr-2Nb-1B Ti-47Al-2Cr-2Nb-1B
Ti-47Al-2Cr-2Mn-0.8 vol.%TiB2 (XD) Ti-45Al-2Cr-2Mn-0.8 vol.%TiB2 (XD)
层片的滑移-孪生所需应力增加而引起的。 但当TiA1基合金的晶粒尺寸小于裂尖塑变区尺寸时，
晶界对断裂韧性的影响将超过层片间距的作用，这时断裂韧 性与层片间距的Hall-Petch关系不再存在。
31
TiA1合金性能的平衡
TiAl基合金拉伸强度、室温塑性与断裂韧性/蠕变抗力具 有相反关系，提高塑性和强度，会降低断裂韧性及蠕变性能， 从而不能获得性能的平衡。
1500 ● Ti-44Al ■ Ti-42Al
1000
500
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1/vc, (K/s)-1
20
热处理对显微组织的影响
21
TiA1合金显微组织-性能的关系
TiAl基合金的力学性能对微观组织结构非常敏感：
➢ 典型的TiAl基合金显微组织中双态组织有最好的塑性，但 断裂韧性和蠕变抗力较差；
抗蠕变能力，有潜力替代密度大的Ni基超合金作为一些 部件的材料； ➢ TiAl合金具有很好的阻燃性能和抗氧化性能，与Ni基超 合金相当，可以替代价格昂贵的阻燃性Ti基合金部件。
10
存在的问题
➢ 室温塑性低； ➢ 成形性差； ➢ 难以加工成结构部件； ➢ 对于1000℃以上使用的高温部件具有相对较低的高温强度； ➢ 拉伸强度、塑性与断裂/蠕变抗力具有反常关系； ➢ 800℃以上的抗氧化性能不足。
TiAl合金的合金元素及其作用
TiAl基合金组成
合金化是改善TiAl合金室温塑性、强度、蠕变性能、高温 性能、断裂韧性以及抗氧化能力的重要途径。TiAl基合金的成 分可以用下式表示：
Ti-(44-51)Al-(1-10)M-(0-1)N 式中M代表Nb、Cr、Mn、V、Ni、 W、Ta、Mo、Zr等副族元素 ，N代表Si、C、B、O、N等主族元素。
（6）通过添加V、Cr、Mn等合金元素，减小γ相的单胞体积 或轴比。
27
（7）降低环境脆性。TiAl合金的环境脆性是由于试样表 面的Ti原子或Al原子与环境（大气）中的水汽发生以下反 应：
xM+yH2O→MxOy+2yH (M=Ti，Al) 反应生成的原子氢通过扩散渗到裂纹尖端，促进裂纹 扩展造成的，其实质是环境氢脆。TiAl合金环境脆性可以 通过添加合金元素以及控制α2相含量等方法得到改善。
14
TiAl基合金显微组织取决于合金成分、冷却速度及 加工方法。 通常，铸态TiAl基合金的凝固组织为粗大的柱状晶。 将铸态和热加工态的铝含量在46-48at%Al范围内 TiAl基合金在不同温度区间进行热处理，可得到四 种典型的室温显微组织：
➢全层片状组织(FL)； ➢近层片状组织(NL)； ➢双态组织(DP)； ➢近γ相组织(NG)。
23
合金成分的影响
24
(2) 细化合金的晶粒尺寸，获得亚微米级或者纳米级 的晶粒，从而获得较好的室温塑性；
Elongation, %
6
5
● Ti-47Al-1Cr-2.5Nb-1V
■ Ti-48Al-2Cr-2Nb
4
3
2
1
0
0
500
1000
1500
2000
Grain or colony size, μm
6
7
8
2、TiAl金属间化合物
随着航空、航天技术以及汽车工业的飞速发展，各种新型 飞行器的飞行距离和飞行速度的提高，对轻质、高强、耐热材 料及其精密成形技术提出了越来越高的要求。
γ-TiA1基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； ➢ 具有良好的抗蠕变及抗氧化能力等等。
15
粗大的柱状晶
16
冷却速度的影响
不同的冷却速度同样制约着TiAl基合金的显微组 织结构，随着冷却速度由小到大α相的分解产物可以 得到全片状组织、针状组织、γM+(α2+L)组织和α组织 等。
17
晶粒细化
获得细化的TiAl基合金晶粒主要方法有以下几种： （1）采用流变铸造（rheocasting）工艺； （2）采用特殊的热加工方法，如热机械处理（TMT），热
30
断裂韧性与层片间距的Hall-Petch关系
研究表明，TiA1基合金断裂韧性K1C、Kmax与层片间距也 满足Hall-Petch关系，具体如下：
K1C (or Kmax ) K0 k 1/ 2
式中K0可定义为内禀K1C，k是Hall-Petch常数。 断裂韧性随层片间距的降低而增加被认为是由于穿过
35
Al含量对二元TiAl合金性能的影响
36
微合金化及合金化元素的作用
（1）V、Mn、Cr、Mo、B、Sn、Ni、Y，这类合金元素可 以提高合金的塑性。
V、Mn、Cr占据钛铝相中铝的亚点阵，可提高钛原子电 子云分布的对称性，降低TiAl单胞体积有利于提高合金塑性， 但对抗氧化性有害；Mo可提高细晶合金的塑性；B元素对合 金组织有显著的细化作用；Sn除有细化组织作用外，还可以 使片层尺寸均匀、减小晶胞体积；Ni改变变形亚结构，可提 高单相γ合金的塑性；C也可提高单相γ合金的塑性，但却会 降低双相合金的塑性。
孔凡涛 材料科学与工程学院
哈尔滨工业大学
1
第八章 Ti-Al系金属间化合物
2
1、绪论
Ti和A1由于具有低密度和良好的机械性能，是航 空航天广泛使用的材料。早在上世纪50年代，钛 的铝化物就得到了广泛的重视。
在Ti-A1二元系中主要有Ti3A1、TiA1、 TiA12、 TiA13四个金属间化合物相。其中有三个化合物得 到了广泛的研究和重视：Ti3A1、TiA1、TiA13。
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' 0
k1m1/2
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σ0.2 , MPa
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RT yield strength
800℃ yield strength
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λ -1/2× 102 (m)-1/2
室温和800℃层片间距对 Ti-47Al-2Cr-2Nb合金屈服强度的影响曲线
由此可知，对于具有细层片的TiA1基合金来说，通过 控制层片间距来提高屈服强度要比细化晶粒尺寸更显著.
（8）在基体中加入塑性粒子或塑性纤维。 在TiA1基合金基体中加入塑性粒子或塑性纤维，发展
以TiA1合金为基的复合材料，以此来提高室温塑性。
28
屈服强度与晶粒尺寸及层片间距的Hall-Petch关系
屈服强度与晶粒尺寸一般满足如下关系 ：
y 0 kgbd 1/2
屈服强度与层片间距的关系近似为：
Ti-47Al-1Cr-1Mn-2Ta Ti-47Al-2Nb-1Cr-1W-1B Ti-46Al-5Nb-1W-1B Ti-44Al-5Nb-1W-1B Ti-46Al-8Nb-1B Ti-44Al-8Nb-1B
Form Button Ingot Ingot Ingot Slab Slab Ingot Ingot Ingot Button Ingot Ingot
• 常规的高温合金不仅密度高，其使用温度也已接近目前先进 航空发动机各主要零部件的使用极限。迫切需要发展高比强、 高比模和综合性能良好的轻质高温结构材料。
• TiAl、Ti3Al、Ti2AlNb基金属间化合物合金正是顺应此种需 求而快速发展起来的。
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美国NASA在研航天飞机X37
美国NASA在研航天飞机X33
机械 加工（TMP）； （3） 采用粉末冶金、机械合金化等技术； （4） 采用特殊热处理技术，如循环热处理； （5）添加β相稳定元素，通过热处理时β相钉扎在α相
界上来抑制α晶粒生长，如K5合金（Ti-46.5Al-2Cr-3Nb0.2W）；
（6）控制合金元素组成，如降低TiAl基合金的铝含量， 添加B、TiB2、C、N、稀土（RE）等添加晶粒细化剂； 18
ห้องสมุดไป่ตู้
Grain size, μm
270 240 200 120 100 50 220 210 300 40 150 60
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层片间距细化
TiAl基合金层片间距大小主要依赖于铝含量、合金组成 和冷却速度。由下图可以看出层片间距随冷却速度增加而降 低，随Al含量增加而增加。
λ ,nm
2500
▼ Ti-48Al 2000 ▲ Ti-46Al
TiAl基合金晶粒尺寸与室温塑性的关系
25
（3）控制等轴γ相、α2相及层片组织的含量。 研究双相TiAl合金组织中层片体积百分数对塑性影响
的规律表明，当层片体积L与块状γ相体积Lγ间的比值 （L/Lγ）为0.3-0.4时，可以获得最佳的塑性。
另外，双相合金中的α2相与γ的体积比应控制在5%20%范围内，若α2相过多（﹥20vol%）将导致合金塑性降 低，这是由于α2相与γ相相比更脆造成的。
通过优化合金组织，具有以下组织特征的合金有较好的 综合性能 ：
➢ 组织类型为全片层组织； ➢ α2/γ的平均体积分数在0.05-0.25之间； ➢ 晶粒尺寸（GS）在50-250μm范围内； ➢ 层片间距（λ）在0.05μm -0.5μm范围内； ➢ 具有锯齿状晶界。
32
TiA1合金高温性能
33
34
（1）控制合金成分，使Al含量在46at%-49at%范围内，引 入少量α2-Ti3Al相，形成双相TiAl合金组织。
富铝的单相合金几乎没有室温塑性，因此控制合金成 分，引入少量α2相，形成富钛的双相TiAl合金，以此来提 高塑性。当铝含量控制在46-49at%左右时，双相TiAl合金 具有较好的塑性变形能力。
2st Generation
Ti-(46~47)Al-(0~2)Cr-2Nb-xMn-(0~0.2)B-(0~0.2)C
K5 Alloys Ti-(45.5~46)Al-(0~2)Cr-3Nb-0.2W-(0.1~0.3)B-(0~0.4)C-(0~0.2)Si
Emerging
Ti-45Al-(5~10)Nb-(0~0.2)B-(0~0.2)C-(0~0.2)Si
TiA1基合金成为航天、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基合金的发展一直受到世界各国 研究者的关注和重视。
9
在应用方面具体主要体现在三个方面： ➢ TiAl合金具有高弹性模量，用TiAl合金制成的高温结构
件能够承受更高频率的振动； ➢ TiAl合金比重小，600℃-800℃具有良好的高温强度和
Ti-A1系金属间化合物中作为高温材料有应用和发 展价值的是 A3B 和 AB 型合金 Ti3Al 和 TiAl。
目前，在Ti3Al基础上研究的Ti2AlNb金属间化合物 得到了重视。
3
• 航空、航天、车辆、舰船等发动机性能的不断提高对高温
结构材料的性能提出了新的要求：即“更强、更刚、更耐热和 更轻”。
➢ 近片层组织有最好的强度，并有一定的塑性； ➢ 全片层组织晶粒大，强度低，塑性差，但有优良断裂韧性
和蠕变抗力； ➢ 近γ相组织由于各方面性能都较低，已很少有专门研究。
目前，通过微观组织结构控制达到改善TiAl基合金各项性 能的研究已经成为研究重点。
22
改善TiA1合金室温塑性的方法
通过组织控制来改善TiAl基合金的室温塑性的途径有:
26
（4）改进合金的成形方法：通过热机械处理（如等温锻造、 热挤压等方法）和随后的热处理控制材料的最终显微组织； 采用定向凝固技术、快速凝固技术以及HIP技术改善合金的 显微组织。
（5）提高合金纯度、减少有害相的存在。TiAl合金中的杂 质元素（如O等）对其键价极性有非常重要的影响，研究表 明，不同纯度的金属炼制的二元TiAl合金的室温塑性可以相 差数倍。
Future
Ti-(44~46)Al-(4~8)Nb-(0~0.6)(W,Hf)-xB-(0~0.8)(C,Si)
12
c
b a
c a
c/a≈1.01 Fc Tetragonal
c/a≈0.8 Hexagonal
13
TiA1合金组织控制
微观组织控制包括：
✓ 片层组织含量； ✓ 晶粒尺寸； ✓ 层片间距； ✓ α2、γ的体积百分比； ✓ 晶界控制； ✓ γ相晶格参数； ✓ B2相含量形态。
上述缺点是限制和阻碍TiAl基合金发展和应用的瓶颈之一。 为了解决这些关键技术难题，必须相应的研究一系列的基础理论 及加工技术问题。
11
目前主要发展的几代TiAl合金
Class
Composition (at%)
1st Generation
Ti-(46~48)Al-2(Cr,Mn)-(0~2)Nb-(xB)
铸态TiAl基合金的晶粒尺寸
Alloys Ti-50Al-2Cr-2Nb-1B Ti-49Al-2Cr-2Nb-1B Ti-48Al-2Cr-2Nb-1B Ti-47Al-2Cr-2Nb-1B
Ti-47Al-2Cr-2Mn-0.8 vol.%TiB2 (XD) Ti-45Al-2Cr-2Mn-0.8 vol.%TiB2 (XD)
层片的滑移-孪生所需应力增加而引起的。 但当TiA1基合金的晶粒尺寸小于裂尖塑变区尺寸时，
晶界对断裂韧性的影响将超过层片间距的作用，这时断裂韧 性与层片间距的Hall-Petch关系不再存在。
31
TiA1合金性能的平衡
TiAl基合金拉伸强度、室温塑性与断裂韧性/蠕变抗力具 有相反关系，提高塑性和强度，会降低断裂韧性及蠕变性能， 从而不能获得性能的平衡。
1500 ● Ti-44Al ■ Ti-42Al
1000
500
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1/vc, (K/s)-1
20
热处理对显微组织的影响
21
TiA1合金显微组织-性能的关系
TiAl基合金的力学性能对微观组织结构非常敏感：
➢ 典型的TiAl基合金显微组织中双态组织有最好的塑性，但 断裂韧性和蠕变抗力较差；
抗蠕变能力，有潜力替代密度大的Ni基超合金作为一些 部件的材料； ➢ TiAl合金具有很好的阻燃性能和抗氧化性能，与Ni基超 合金相当，可以替代价格昂贵的阻燃性Ti基合金部件。
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存在的问题
➢ 室温塑性低； ➢ 成形性差； ➢ 难以加工成结构部件； ➢ 对于1000℃以上使用的高温部件具有相对较低的高温强度； ➢ 拉伸强度、塑性与断裂/蠕变抗力具有反常关系； ➢ 800℃以上的抗氧化性能不足。
TiAl合金的合金元素及其作用
TiAl基合金组成
合金化是改善TiAl合金室温塑性、强度、蠕变性能、高温 性能、断裂韧性以及抗氧化能力的重要途径。TiAl基合金的成 分可以用下式表示：
Ti-(44-51)Al-(1-10)M-(0-1)N 式中M代表Nb、Cr、Mn、V、Ni、 W、Ta、Mo、Zr等副族元素 ，N代表Si、C、B、O、N等主族元素。
（6）通过添加V、Cr、Mn等合金元素，减小γ相的单胞体积 或轴比。
27
（7）降低环境脆性。TiAl合金的环境脆性是由于试样表 面的Ti原子或Al原子与环境（大气）中的水汽发生以下反 应：
xM+yH2O→MxOy+2yH (M=Ti，Al) 反应生成的原子氢通过扩散渗到裂纹尖端，促进裂纹 扩展造成的，其实质是环境氢脆。TiAl合金环境脆性可以 通过添加合金元素以及控制α2相含量等方法得到改善。
14
TiAl基合金显微组织取决于合金成分、冷却速度及 加工方法。 通常，铸态TiAl基合金的凝固组织为粗大的柱状晶。 将铸态和热加工态的铝含量在46-48at%Al范围内 TiAl基合金在不同温度区间进行热处理，可得到四 种典型的室温显微组织：
➢全层片状组织(FL)； ➢近层片状组织(NL)； ➢双态组织(DP)； ➢近γ相组织(NG)。
23
合金成分的影响
24
(2) 细化合金的晶粒尺寸，获得亚微米级或者纳米级 的晶粒，从而获得较好的室温塑性；
Elongation, %
6
5
● Ti-47Al-1Cr-2.5Nb-1V
■ Ti-48Al-2Cr-2Nb
4
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1500
2000
Grain or colony size, μm
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2、TiAl金属间化合物
随着航空、航天技术以及汽车工业的飞速发展，各种新型 飞行器的飞行距离和飞行速度的提高，对轻质、高强、耐热材 料及其精密成形技术提出了越来越高的要求。
γ-TiA1基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； ➢ 具有良好的抗蠕变及抗氧化能力等等。
15
粗大的柱状晶
16
冷却速度的影响
不同的冷却速度同样制约着TiAl基合金的显微组 织结构，随着冷却速度由小到大α相的分解产物可以 得到全片状组织、针状组织、γM+(α2+L)组织和α组织 等。
17
晶粒细化
获得细化的TiAl基合金晶粒主要方法有以下几种： （1）采用流变铸造（rheocasting）工艺； （2）采用特殊的热加工方法，如热机械处理（TMT），热
30
断裂韧性与层片间距的Hall-Petch关系
研究表明，TiA1基合金断裂韧性K1C、Kmax与层片间距也 满足Hall-Petch关系，具体如下：
K1C (or Kmax ) K0 k 1/ 2
式中K0可定义为内禀K1C，k是Hall-Petch常数。 断裂韧性随层片间距的降低而增加被认为是由于穿过
35
Al含量对二元TiAl合金性能的影响
36
微合金化及合金化元素的作用
（1）V、Mn、Cr、Mo、B、Sn、Ni、Y，这类合金元素可 以提高合金的塑性。
V、Mn、Cr占据钛铝相中铝的亚点阵，可提高钛原子电 子云分布的对称性，降低TiAl单胞体积有利于提高合金塑性， 但对抗氧化性有害；Mo可提高细晶合金的塑性；B元素对合 金组织有显著的细化作用；Sn除有细化组织作用外，还可以 使片层尺寸均匀、减小晶胞体积；Ni改变变形亚结构，可提 高单相γ合金的塑性；C也可提高单相γ合金的塑性，但却会 降低双相合金的塑性。