Ti3Al基合金微结构及相变的研究

第３２卷　第１期　

２０１２年２月　航空材料学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬ　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．１　

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１２　

Ｔｉ３　Ａｌ基合金板材的超塑性研究　

王　旭，　曹京霞，　黄　旭　

（北京航空材料研究院，北京１０００９５）　

摘要：研究非典型等轴细晶的两种不同轧制变形量的　Ａｌ基合金热轧板的超塑性变形行为及其变形前后的显微　

组织。研究结果表明：该合金在超塑性变形过程中组织会转化为有利于超塑性的细小等轴组织。其在变形温度为　９４０～１０２０＇Ｅ，应变速率为２　Ｘ　１０　—２　Ｘ　１０Ｉ３Ｓ　时具有良好的超塑性，其最大伸长率可达８５９．５％，应变速率敏感　

指数达０．４３，该合金超塑性变形的主要机制是晶界滑动，而且这种非典型等轴细晶条件下超塑性变形时晶内变形　

以及位错蠕变所起的作用比在等轴细晶态组织条件下的作用更为显著。对非典型等轴细晶的Ｔｉ　Ａｌ基合金热轧　

板，无需进行复杂热处理，也可以获得良好的超塑性，更具有工业意义。　

关键词：Ｔｊ　Ａｌ基合金；超塑性；显微组织；力学性能　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５０５３．２０１２．１．００５　

中图分类号：ＴＧ１４６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—５０５３（２０１２）Ｏ１—００２０—０５　

Ｔｉ　Ａｌ基合金是具有低密度、高比强度、高弹性　

模量以及优异的抗氧化性和耐腐蚀性的金属间化合　

物。随着航空航天等飞行器对耐温要求的不断提　

高，传统的高温钛合金已不能满足要求，具备更高比　

强度、比刚度及耐温能力的Ｔｉ　Ａｌ基合金成为航空　

航天领域更具潜力的高温结构材料¨　。　

但由于Ｔ　Ａ１基合金室温塑性差、成形困难及　

制造成本高　’副等缺点，从而限制了它们的广泛应　

用。而超塑性成型工艺被认为是解决该类材料难加　

工成形问题的最好方法之一。Ｔｉ　Ａｌ基合金的超塑　

性研究开始于２０世纪９０年代，并取得了许多研究　

Ｔｉ３　Ａ１基合金钎焊技术的研究　

许　鹏，康　慧，曲　平　

（北京航空航天大学机械学院，北京１０００８３）　

摘　要：叙述了Ｔｉ。Ａｌ基合金的特点和影响其焊接的因素，概括了Ｔｉ。Ａｌ基合金钎焊技术的研究现　

状，比如较低的焊接温度、一次可钎焊多个接头、利于异种材料的焊接、可钎焊复杂的接头结构、高精确度　

以及良好的接头性能等。并对进一步开展Ｔｉｌ５Ａｌ基合金钎焊技术研究做了展望。　

关键词：Ｔｉ。Ａｌ基合金；钎焊；焊接性　

中图分类号：ＴＧ４５４　文献标识码：Ａ　

Ｔｉ。Ａｌ基合金具有耐高温、抗氧化，密度低（４．７　

ｇ／ｃｍ。）的特性，而且弹性模量、抗蠕变性能均优于　

钛合金，密度只有镍基合金１／２。因此，他被认为是　

一种理想的富有开发应用前景的航空、航天的新型　轻质高温高强结构材料。　

在国外，美国空军已将Ｔｉ。Ａｌ基材料作为新一　

代高性能发动机工程的候选材料。国内目前已用　

Ｔｉ。Ａｌ基合金试制了气体涡轮的燃烧器、旋流器、压　

缩机外壳、支撑环、涡轮导风板等ｌ】　］。　

１　Ｔｉ。Ａｌ基合金的焊接特性及影响因素　

１．１　影响Ｔｉ。Ａｌ基合金的焊接的因素　

在Ｔｉ。Ａｌ基合金应用过程中，必然涉及到其自　

身及与其它合金的焊接问题。Ｔｉ。Ａｌ基合金的焊接　

性能直接影响其应用及材料性能的发挥，国内外已　

有关于Ｔｉ。Ａｌ基合金的焊接性能的研究。目前，还　

没有出现该合金对焊接热裂纹敏感的报道。Ｔ　Ａｌ　

基合金焊接存在的主要问题是室温塑性低，从而对　凝固裂纹敏感。　在影响Ｔ　Ａｌ基合金焊接的因素中，Ｇ相到ａ　

相的转变是Ｔｉ。Ａｌ基合金焊接技术中重要的因　

素ｌ３］。从ｌ３相迅速冷却Ｔｉ。Ａｌ基合金，显微组织主　要是残留的有序ｌ３相，该相虽然较软，但断裂韧性较　

低，热力学不稳定，在高温应用中将发生向ａ。相的　

转变。以稍慢的速度冷却，合金中形成非常硬的ａ。　

马氏体相。尽管这种马氏体结构有非常高的强度，　但脆性较大。因此通过控制冷却速率可以调节焊接　

．　吻钎焊专题ｒ缛掳　面氧化增量较未加涂层的要降低一个数量级，表面氧　化皮剥落量也呈下降趋势（表３）。　表２图４ｂ中界面特征区成分分布　

暑　司　瞧　氧化时间ｔ／ｈ　图５　Ｔｉ　Ａ１基合金试样采用Ａ１—８Ｓｉ表面改性前、后恒温氧化　（９００￣Ｃ／１００　ｈ）动力学曲线　从图６给出的循环氧化动力学曲线（循环氧化包　括８００℃至室温之间的５０次循环以及９００℃至室温之　间的５０次循环，总计１００次循环）可以看出，在高温　８００℃至室温的５０次循环过程中，未加涂层试样的氧　化增重基本上都略高于液相渗铝渗硅试样，而把高温　氧化温度８００　ｏＣ提高至９００℃时，经历１０次循环后，液　相渗铝渗硅试样的增重明显加快并超出未加涂层试　样，但随后液相渗铝渗硅试样增重增加的趋势明显减　缓，特别是在９００℃至室温之间经历３０—５０次循环　后，氧化增重基本趋于平缓，但相比而言，未加涂层试　样增重一直呈现稳定增加的趋势。显然，要考察液相　渗铝渗硅试样相对于未加涂层试样的抗循环氧化的变　化情况，仍需要更长时间更多循环次数的试验才能得　出更完整的结论。　ｇ　＼　ｑ　皿Ｉ｛　磐　高温下氧化时间ｔ／ｈ　图６未加涂层试样与液相渗铝渗硅试样的循环氧化　动力学曲线对比　２．３表面液相渗铝渗硅热过程对Ｔｉ　Ａｌ基体力学性能　的影响　图７给出了７４０℃／６　ｒａｉｎ＋７１０℃／１０　ｒａｉｎ复合浸　渍反应参数下添加涂层的力学性能试样（左）和未加涂　层试样（右）宏观照片，照片中可以清晰看到，带有涂层　的试样表面呈现灰色，且失去了金属光泽。针对这２　种试样进行了拉伸性能测试（表４），结果表明，前者的　抗拉强度平均值为９７１　ＭＰａ，后者的平均值为　９６４．５　ＭＰａ，二者强度水平相当，说明浸渍反应热工艺　过程对Ｔｉ　Ａｌ母材自身抗拉强度影响不大。而且，对于　２０１１年第３期　２】

２８卷第１期中国材料进展ｖｏＬ２８Ｎ。．１２００９年１月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＨＩＮＡＪａｎ．２００９

ＴｉＡｌ基金属间化合物的发展

林均品，陈国良

（北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京１０００８３）

摘要：介绍了普通ＴｉＡｉ基金属间化合物的发展过程，特别是北京科技大学开发的高Ｎｂ—ＴｉＡｌ金属问化合物的成分一组织一性能一制备关系，Ｎｂ对ＴｉＡＩ合金相关系和抗氧化性的影响，Ｎｂ的强化机理和工程合金的制备和性能。最后简单总结了ＴｉＡＩ基金属问化合物的发展趋势。关键词：Ｔｍ金属问化合物；高Ｎｂ—ＴｉＡＩ金属间化合物；抗氧化性；强化机理中图法分类号：ＴＧｌ４６．４文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—３９６２（２００９）０１—００３１—０７

ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＴｉＡＩＩｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃＢａｓｅｄＣｏｍｐｏｕｎｄ

ＬＩＮＪｕｎｐｉｎ，ＣＨＥＮＧｕｏｌｉａｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙｈｂ．ｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＭｅｔａｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：’ｒｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｖｅｎｆｉｏｎＭＴｉ灿ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅ．ｔｗｅｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｈｉｇｈＮｂｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＴｉＡｌａｌｌｏｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，ｗｅｒｅｓｈｏｗｎｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＮｂｔｈｅｐｈａｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｌｌｏｙｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｆｏｒＴｉＡＩａｌｌｏｙｓｗａｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉ灿ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ；ｈｉｇｈＮｂｃｏｎｔａｉｎｉｎｇＴｉＭｉｎｔｅｒｍｅｔａＵｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ；ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ