钛铝金属间化合物
钛铝金属间化合物的分类
钛的熔点为1720℃，钛存在两种同素异构体，当温度低于882℃时其晶格结构呈密排六方排列，称为α钛；当温度达到882℃以上时呈体心立方结构，称为β钛[24]。在钛的上述两种结构同素异构体的基础上，添加适当的Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、Si等合金元素，使其相组分含量逐渐改变可得到不同类型的钛铝金属间化合物。图1-1为钛铝金属间化合物的二元合金相位图。
图1-1 钛铝金属间化合物的二元合金相位图
如图1-1所示，Al原子百分含量小于10%的金属间化合物称为钛基合金。钛基合金分为以下三类：α钛合金，（α+β）钛合金和β钛合金。目前，世界上已研制出的钛基合金有数百种，较常用的合金有20～30种，如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni等。
Al原子百分含量大于10%的金属间化合物称为钛铝基合金。钛铝基合金有多种金属间化合物，主要有Al含量较少的Ti3Al（α2）和Al含量较多的TiAl（γ）两种。根据Al原子百分含量的不同，TiAl又可分为γ单相合金(原子分数x(Al) ≥49%)和γ+α双相合金(x(Al)<49%)[25]。其中Ti3Al由于钛的百分含量较多，密度(4.2g／cm3)比TiAl重，且抗氧化性差。但Ti3Al加入Nb等化合物后可以使延性变好，在美国已作为制造发动机部件的材料[27]。Ti和Al的原子比为1：1的γ-TiAl 是钛铝金属间化合物的代表化合物，晶体结构属于有序面心正方结构。γ-TiAl的密度低、强度高、高温性能好，但其室温脆性极其显著。
典型的钛铝金属间化合物除了TiAl和Ti3Al之外还有TiAl3。TiAl3是含铝量
最多的钛铝金属间化合物，其密度(3.3g／cm3)比TiAl还轻，其抗氧化性能随着Al含量的增加也都得到了明显的改善，但由于其固溶范围非常狭窄又难于制作，延性也不好，所以该合金现在还处于基础研究阶段，尚未实现应用[28]。
1、什么是金属间化合物，性能特征？ 答：金属间化合物：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。 由两个或多个的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。 金属间化合物的性能特点：力学性能：高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性等；良好的抗氧化性；特殊的物理化学性质：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料、磁性材料等等。 2、含有金属间化合物的二元相图类型及各自特点？ 答：熔解式金属间化合物相：在相图上有明显的熔化温度，并生成成分相同的液相。通常具有共晶反应或包晶反应。化合物的熔点往往高于纯组元。 分解式金属间化合物相：在相图上没有明显的熔解温度，当温度达到分解温度时发生分解反应，即β＜＝＞L+α。常见的是由包晶反应先生成的。化合物的熔点没有出现。 固态生成金属间化合物相：通过有序化转变得到的有序相。经常发生在一定的成分区间和较无序相低的温度范围。通过固态相变而形成的金属间化合物相，可以有包析和共析两种不同的固态相变。 3、金属间化合物的溶解度规律特点？ 答：（1）由于金属间化合物的组元是有序分布的，组成元素各自组成自己的亚点阵。固溶元素可以只取代某一个组成元素，占据该元素的亚点阵位置，也可以分布在不同亚点阵之间，这导致溶解度的有限性。 （2）金属间化合物固溶合金元素时有可能产生不同的缺陷，称为组成缺陷（空位或反位原子）。但M元素取代化合物中A或B时，A和B两个亚点阵中的原子数产生不匹配，就会产生组成空位或组成反位原子（即占领别的亚点阵位置）。 （3）金属间化合物的结合键性及晶体结构不同于其组元，影响溶解度，多为有限溶解，甚至不溶。表现为线性化合物。 （4）当第三组元在金属间化合物中溶解度较大时，第三组元不仅可能无序取代组成元素，随机分布在亚点阵内，而且第三组元可以从无序分布逐步向有序化变化，甚至生成三元化合物。 4、金属间化合物的结构类型及分类方法？（未完） 答：第一种分类方法：按照晶体结构分类（几何密排相（GCP相）和拓扑密排相（TCP相））。第二种分类方法：按照结合键的特点分类：a结合键性和其金属组成元素相似，主要是金属键。b结合键是金属键含有部分定向共价键。c具有强的离子键结合。d具有强的共价键结合。 第三种分类方法：按照影响其结构稳定性的主要因素分类（类型：价电子化合物、电子化合物（电子相）、尺寸因素化合物） 第四种分类方法：按照化学元素原子配比的特点分类。 5、什么是长程有序和短程有序度，举例说明长程有序度随温度变化规律？ 答：长程有序度σ定义为： Pαα为α原子占据α亚点阵的几率（α=A或B），Cα0为α原子的当量成分。
张小只智能机械工业网 张小只机械知识库新型航空航天材料钛铝合金取得重大跨越性突破 记者从南京理工大学获悉，该校陈光教授团队研制出的高温PST钛铝单晶新材料，在新型航空航天材料钛铝(TiAl)合金方面，取得重大跨越性突破。 航空发动机被誉为飞机的心脏，而叶片则是航空发动机中最关键的核心部件。 一般情况下，运用于国内飞机发动机叶片的主要材料是镍基高温合金，而钛铝合金是目前公认的替代高温合金的最佳新型轻质结构材料。 美国通用公司曾采用Ti-48Al-2Cr-2Nb合金(以下简称“4822合金”)替代原来的镍基高温合金，制造了发动机最后两级低压涡轮叶片，使单台发动机减重约200磅，并在节油、减少氮化物排放量以及减噪方面效果突出。据悉，“4822合金”被用于波音787飞机，2009年正式投入商业运营，成为当时航空与材料领域轰动性的进展。 然而，此次陈光团队研制的高温PST钛铝单晶，在核心性能和持久寿命上均优于“4822合金”。 陈光在发布会上介绍，他们制备的高温PST钛铝单晶室温拉伸塑性和屈服强度分别高达6.9%和708兆帕，抗拉强度高达978兆帕，实现了高强高塑的优异结合。 “更为重要的是，该合金在900℃时的拉伸屈服强度为637兆帕，并具有优异的抗蠕变性能，其最小蠕变速率和持久寿命均优于‘4822合金’1到2个数量级，并有望将目前钛铝合金的使用温度从650~750℃提高到900℃以上。”陈光详解道。 这一研究成果，获得我国科学院院士、钛合金和钛-铝系金属间化合物专家、我国钛合金研究与应用创始人之一曹春晓的认可，曹春晓表示，该团队研制的新材料具有原创性、突破性、引领性和基础性。 曹春晓院士指出，通常，镍基单晶高温合金的承温能力每提高25~30℃，即为一代新合金。而陈光团队发明的钛铝单晶合金，一下将承温能力提高了150~250℃以上，是重大突破，属引领性成果。
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1-1 γ-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 γ-TiAl基Ni-基性能Ti-基错误！未找到引 用源。2-Ti3Al基 密度, g/cm3 4.54 4.15-4.7 3.76-3.9 8.3 模量, GPa 96-110 110-145 160-180 207 蠕变极限, ℃540 730 1038 1090 氧化极限, ℃590 705 1038 1090 室温延性, % 15 2.4 1-3 3-10 高温延性, %/℃15-50 10-20/660 10-600/870 20-80/870 900℃模量，GPa - 90-110 140 140-150 疲劳寿命, Hr （270MPa/760℃）- 20 75-260 60 拉伸强度, MPa 480-1200 800-1140 450-700 1250-1450 屈服强度, MPa 380-1150 700-900 400-630 800-1200
钛合金热浸镀铝镀层的磨损行为和磨损机理本文通过对TC4钛合金热浸镀后进行不同温度和时间的真空扩散处理,表面获得钛铝金属间化合物镀层。采用MPX-2000型磨损试验机,针对经650℃扩散 0.5h后的热浸镀铝镀层在不同工况条件下进行干滑动磨损实验,系统研究了镀 层的磨损行为,采用SEM、XRD、EDS、XPS以及显微硬度仪等微观测试手段检测和分析了钛铝镀层的组成和结构以及磨面和剖面的形貌、物相、成分和性能,重点研究了钛铝镀层在磨损过程中摩擦层的形成及作用,探讨了磨损机理。 结果表明:TC4钛合金经热浸镀铝及扩散退火后获得TiAl3金属间化合物镀层。扩散温度和保温时间对镀层的组织和结构有一定的影响。 分析可知,浸镀铝化后的TC4合金再经650℃扩散0.5h后所获得的钛铝镀层致密,与基体界面结合良好,硬度高达614HV。而随着扩散时间的延长和温度升高,镀层出现了大量的裂纹和孔洞甚至剥落。 经650℃扩散0.5h后所获得的钛铝金属间化合物镀层质量最佳。研究发现,钛铝金属间化合物镀层在不同载荷下磨损量随着滑动速度的升高而呈现相似的 变化。 在滑动速度0.5-4m/s内,磨损量先随速度的升高而降低,在0.75m/s后磨损量先是平缓上升,然后急剧升高,在2.68m/s时,磨损量升至最高值。随着速度继续升高,磨损量又开始下降,在4m/s下磨损量降至最低值。 在相同滑动条件下,钛铝镀层在高速4m/s时的耐磨性最好,而在2.68m/s时的耐磨性最差。在相同滑动条件下,TC4合金的磨损量明显高于钛铝金属间化合 物镀层,尤其在4m/s时,表现的更为显著。 可见,TC4合金经镀渗铝扩散获得钛铝金属间化合物镀层使耐磨性得到改善。
世上无难事，只要肯攀登 钛铝金属间化合物熔模壳型铸造工艺 钛铝基合金是一种理想的高温轻质结构材料，有望广泛应用于航空航天和汽车等领域的热端部件。但由于该类零件本身结构复杂，钛铝基合金室温强度、硬度均较高，因此采用传统机械加工技术势必使其成本大幅上升。近年来国外采用真空低压吸铸（CLV）法及永久模压铸法，解决了钛铝基合金铸件的填充和补缩问题。铸造出了叶轮和压气机阀等高温结构件，考核试验表明此类铸件具有良好的使用性能，且其成本远低于变形合金。在解决了以下关键工艺技术后,运用熔模精密铸造技术完全可以制造出高性能、低成本的钛铝基高温结构零件： 铸造钛铝基合金粗大的各向异性组织； 严格控制间隙元素氮及其化合物在其中对材料性能造成的不利影响； 在真空熔炼条件下，由于合金元素（特别是铝、铬）挥发造成的合金成分波动对性能产生的不利影响。钛及其合金熔模铸造技术是伴随航空航天工业的发展而发展起来的。并且在各类钛合金结构件制造中得到了广泛的应用。从目前国内外发展趋势看钛及其合金熔模铸造技术已成为几种近净形成形工艺中发展最快且适用性最广的一种。但是，随着钛及其合金铸件应用范围的不断扩大，在保证质量的前提下，成本控制也是限制其广泛应用的一个重要指标。石墨型虽然成本低廉，但其零件表面质量较差，且对于净形、近净形铸件表面易形成渗碳污染，同时也难于制造薄壁、复杂形状零件。难熔金属面层陶瓷型壳具有强度高、对钛液具有很高的化学稳定性，可制造优质大型的复杂铸件。但是，由于其导热性及热容较高，难以制造超薄壁铸件（δ≤1.5mm），同时由于其工艺过程复杂、原材料成本偏高导致其产品竞争力下降。美国PCC 公司采用化学稳定性最高的氧化钍（ThO2）面层型壳工艺，已生产出各种大型复杂铸件，但型壳放射性问题无法解决。德国HITAL 公司用电熔氧化钇（Y2O3）生产钛精铸
一系:1000系列铝合金代表1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。 如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。 缺点：晶间腐蚀倾向严重。 应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。 特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。 缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。 应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。 阳极氧化可行性：1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 硬铝：代号2XXX，常用的有2A11、2A12等。硬铝有良好的机械性能，强度大（如2A12-T4抗拉强度可达469MPa以上）又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。一般的硬铝中，镁不超过2%。锰可提高强度和耐蚀性，但一般限制锰小于1%，加入少量的钛可细化晶粒，铁与硅均限制在小于0.5-0.6%，并希望铁硅比值大于等于一。硬铝的缺点主要有：1）耐蚀性不良，因此不得不在硬铝板材表面用轧制方法包一层工业纯铝（纯铝厚度占板材厚度3-5%）成为包铝硬铝。有包铝层时强度有所下降。2）固溶处理温度范围窄，小于此温度不能发挥最大强化效果，而超出上限温度，又有产生晶界“过”的可能使晶粒聚集受到破坏。3）焊接裂纹倾向大，用熔焊法有困难。 阳极氧化可行性：2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性
TiAl基金属间化合物熔模精密铸造的研究 摘要：T iA1基金属间化合物作为一种新型轻质高温结构材料，在航空航天和汽车等领域具有广阔的应用前景。熔模精密铸造是当前普遍采用的制备T iA l基金属间化合物的方法。主要介绍了熔模精密铸造T iA l基合金的铸件以及型壳用粘结剂及耐火材料的发展现状，T iA l合金的熔炼技术及最新研究进展，并对T iA l 基金属间化合物熔模精密铸造技术的不足进行了分析并提出了展望。 关键词：TiAl；金属间化合物；熔模铸造 1前言 随着现代工业的发展，低密度高强度的材料越来越受到人们的青睐，一般的Ti合金在强度和抗氧化性能上已无法满足要求。TiAl基金属间化合物(也称TiAl 合金)是一种新型轻质的高温结构材料，密度不到镍基合金的50%，兼有金属和陶瓷的性能。它们不仅具有轻质、高比强、高比刚、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，而且具有优异的常温和高温力学性能，使用温度可达到700~1 000℃。这使其倍受研究工作者的重视，成为航空航天及汽车发动机用耐热结构件的极具竞争力的材料，具有广阔的应用前景。 目前，T iAl基金属间化合物大部分采用铸锭冶金技术(如挤压、锻造、轧制、板材成型)、粉末冶金技术(包括模压和挤压烧结)和熔模精密铸造等成形方法。由于TiAl基金属间化合物室温塑性低、成形性差，所以，采用熔模精密铸造技术是制作TiAl基金属间化合物构件最可行的方法之一，与其他方法相比，熔模精密铸造可以一次铸成形状复杂、薄壁的零件，并且铸件具有高的尺寸精度和低的表面粗糙度[1]。可显著提高原材料的利用率（可达75%~90%），特别是1970年代末以来，热等静压技术（HIP）广泛应用于钛合金铸件，使得某些铸造缺陷得以消除，钛合金铸件的力学性能及其稳定性得到了明显改善，促使钛合金铸件在航空航天工业中取得了广泛的应用。 本文介绍了熔模精密铸造T iA1基金属间化合物合金及铸件的最新进展，型壳用粘结剂及耐火材料的发展现状，T iA1基金属间化合物合金的熔炼技术，并对TiAl基金属间化合物熔模精密铸造技术提出了今后的展望。
一系:1000系列铝合金代表 1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 工业纯铝具有铝的一般特点，密度小，导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 特点：:以铜为主要合元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。 如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。 缺点：晶间腐蚀倾向严重。 应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。 特点：以锰为主要合金元素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。 缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。 应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。 阳极氧化可行性：1xxx系铝合金又称“纯铝”,一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、 2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 硬铝：代号2XXX，常用的有2A11、2A12等。硬铝有良好的机械性能，强度大（如2A12-T4抗拉强度可达469MPa以上）又便于加工，而且密度小，可作轻型结构材料。一般的硬铝中，镁不超过2%。锰可提高强度和耐蚀性，但一般限制锰小于1%，加入少量的钛可细化晶粒，铁与硅均限制在小于0.5-0.6%，并希望铁硅比值大于等于一。硬铝的缺点主要有：1）耐蚀性不良，因此不得不在硬铝板材表面用轧制方法包一层工业纯铝（纯铝厚度占板材厚度3-5%）成为包铝硬铝。有包铝层时强度有所下降。2）固溶处理温度范围窄，小于此温度不能发挥最大强化效果，而超出上限温度，又有产生晶界“过”的可能使晶粒聚集受到破坏。3）焊接裂纹倾向大，用熔焊法有困难。 阳极氧化可行性：2xxx系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性
钛铝系金属间化合物薄膜的制备和摩擦性能 田明霞,李长生,张晔,金岚,孙建 (江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013) 摘 要: 应用射频磁控溅射方法沉积钛铝系金属间化合物薄膜;用X 射线衍射仪(XRD)、配有 能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM )和U M T 2型摩擦试验机对薄膜的相组成、形貌和摩擦性 能进行了分析。结果表明:该薄膜是由T iA l 、T iAl 3、Al 2O 3和TiO 2相组成;薄膜表面晶粒均匀细小;对于不同钛、铝含量的薄膜,当铝含量(原子分数)为45%时具有最低的摩擦因数;摩擦因数随着载荷、转速和摩擦时间的增加而减小。 关键词:射频磁控溅射;钛铝系金属间化合物;薄膜;摩擦性能 中图分类号:T B331 文献标识码:A 文章编号:1000 3738(2008)05 0062 03 Tribological Properties and Preparation of Ti Al Intermetallic Film TIAN Ming xia,LI Chang sheng,ZHANG Ye,JIN Lan,SUN Jian (Jiang su U niversity ,Zhenjiang 212013,China) Abstract:Radio fr equency (RF )magnetr on sputt ering w as used to prepare T i A l inter metallics f ilm.T he film w as examined by XRD.T he sur face mo rpholog y of the film w as analyzed by SEM w ith an att ached EDS.T he tribo log ical pr operties o f t he film wer e tested by U M T 2frict ion test apparatus.G ener ally,t he film is composed o f T iA l,T iA l 3,A l 2O 3and T iO 2.T he cry stal gr ains o f the film are uniform and fine.T he film with 45at%Al show ed the low est f riction co efficient.T he fr ictio n coefficient reduced w ith t he increase o f load,rot ation rate and f rictio n time. Key words:RF magnetro n sput tering ;T i A l intermetallics;film;tr ibolog ical pro per ty 0 引 言 金属间化合物中金属键和共价键共存,使其兼备金属的较好塑性和陶瓷的高温强度[1]。研究表明[2],由于特殊的晶体结构,某些金属间化合物的强度在一定范围内随着温度的升高(700~800 )而升高。目前已有约300种金属间化合物,由于具有耐高温、抗氧化、耐磨损的特点,可望成为航空航天、交通运输、化工、机械等许多工业部门重要的结构材 料。其中,钛铝系金属间化合物由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性能、较高的熔点、较低的密度等特点,而成为研究焦点[3,4]。而以薄膜形式存在的钛铝系金属间化合物,特别适合用于切割和加工含铁材料,并且由于其高温抗氧化性能优良[5],还可用于高温部件上。 收稿日期:2007 06 28;修订日期:2007 08 28 作者简介:田明霞(1982-),女,山东济宁人,硕士研究生。导师:李长生教授 目前关于钛铝系金属间化合物薄膜的研究报道主要集中在其力学和高温抗氧化性的研究,对于其摩擦性能很少涉及。为此,作者采用射频磁控溅射 的方法制备钛铝间化合物薄膜,并对其物相组成、表面形貌和摩擦性能进行了分析。 1 试样制备与试验方法 采用大连理工大学的微波ECR 等离子体增强沉积设备,用铝和钛双靶溅射的方法制备钛铝金属间化合物薄膜。铝靶纯度99.99%,密度2.7g cm -3 ,钛靶纯度99.99%,密度4.51g cm -3 ,均由合肥科晶材料技术有限公司生产。在双靶磁控溅射过程中,基体摆放位置不同,可以制备出不同原子比的薄膜,见图1。工作气体为纯度99.999%的氩气,基体为45钢。将基体加工成 15mm !15m m 的试样,经研磨、抛光至镜面后,用乙醇、丙酮和去离子水进行超声波清洗后放入磁控反应室。抽真空至5!10-4Pa 后,对基体表面进行氩离子预溅射处理,去除表面残留的吸附物和氧化物,5min 后沉积薄 62 第32卷第5期2008年5月 机 械 工 程 材 料 M aterials for M echanical Eng ineering V ol.32 N o.5M ay 2008
FeAl 金属间化合物烧结多孔材料过滤元件编制说明书 1 任务由来及说明 近年来，大气污染日益严重，空气环境质量日益恶化；因此，本单位提出了将环保理念前置到工业前沿过程中，本单位自主研发的FeAl 金属间化合物烧结多孔材料作为一种新型的高温气体除尘过滤材料，综合金属和陶瓷多孔材料的性能优点，经过本单位历年的不断研发、完善，已广泛应用于高温气体过滤领域，适用于铁合金、煤化工、煤制油、钢铁行业、火法电厂等行业高温苛刻环境的长期稳定过滤，保证了客户生产体系正常运行，提升了生产效率；实现了贵重金属回收、产品提纯及副产品利用，并有利于解决大气污染PM2.5 问题。 2 标准制定的目的和意义 为了将FeAl 金属间化合物烧结多孔材料管状过滤元件应用于高温苛刻环境的长期稳定过滤，保证客户生产体系正常运行，提升生产效率，实现技术的广泛传播及改善环境，需要规范该产品的结构尺寸、技术性能要求、相关检验方法，使产品在使用过程中具有通用性、互换性，实现污染环境治理，解决环境污染问题。但目前由于我国具有自主知识产权的FeAl 金属间化合物烧结多孔材料过滤元件是一种新型高温气体过滤产品，没有相关标准，存在产品规格、型号不统一，产品互换性差；产品性能、质量指标、产品的使用工况不清晰，用户无选型依据；无产品相关的检验、储存、包装、运输及维护等方法；给用户使用和政府主管部门的管理带来不便，因此有必要对我国自主研发的新型FeAl 金属间化合物烧结多孔材料管状过滤元件进行标准化。 3 编制过程 本标准的编制工作从2013年3 月开始，由成都易态科技有限公司研发部具体承担。 本标准制定严格按GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》，GB/T1.2《标准化工作导则第2部分:标准中规范性技术要素内容的确定方法》要求进行。 从接到标准的编制任务开始，参加编写的人员就开始收集国内外有关金属多孔材料滤芯、陶瓷滤芯的资料，随后召集了国内部分滤芯生产企业和使用企业的代表共同讨论，结合工况实际应用状态，制定了本标准中需要检测的各项指标。 4标准编制原则和依据
FeAl金属间化合物烧结多孔材料过滤元件编制说明书 1 任务由来及说明 近年来，大气污染日益严重，空气环境质量日益恶化；因此，本单位提出了将环保理念前置到工业前沿过程中，本单位自主研发的FeAl金属间化合物烧结多孔材料作为一种新型的高温气体除尘过滤材料，综合金属和陶瓷多孔材料的性能优点，经过本单位历年的不断研发、完善，已广泛应用于高温气体过滤领域，适用于铁合金、煤化工、煤制油、钢铁行业、火法电厂等行业高温苛刻环境的长期稳定过滤，保证了客户生产体系正常运行，提升了生产效率；实现了贵重金属回收、产品提纯及副产品利用，并有利于解决大气污染PM2.5问题。 2 标准制定的目的和意义 为了将FeAl金属间化合物烧结多孔材料管状过滤元件应用于高温苛刻环境的长期稳定过滤，保证客户生产体系正常运行，提升生产效率，实现技术的广泛传播及改善环境，需要规范该产品的结构尺寸、技术性能要求、相关检验方法，使产品在使用过程中具有通用性、互换性，实现污染环境治理，解决环境污染问题。但目前由于我国具有自主知识产权的FeAl金属间化合物烧结多孔材料过滤元件是一种新型高温气体过滤产品，没有相关标准，存在产品规格、型号不统一，产品互换性差；产品性能、质量指标、产品的使用工况不清晰，用户无选型依据；无产品相关的检验、储存、包装、运输及维护等方法；给用户使用和政府主管部门的管理带来不便，因此有必要对我国自主研发的新型FeAl金属间化合物烧结多孔材料管状过滤元件进行标准化。 3编制过程 本标准的编制工作从2013年3月开始，由成都易态科技有限公司研发部具体承担。 本标准制定严格按GB/T1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》，GB/T1.2《标准化工作导则第2部分:标准中规范性技术要素内容的确定方法》要求进行。