TiAl系金属间化合物球型预合金粉末制备及粉末冶金工艺研究_郎泽保

αT i A l金属间化合物的研究进展3周怀营　湛永钟(广西大学材料科学研究所,南宁,530004;第一作者42岁,男,教授)摘要　综述了T i A l金属间化合物的研究进展.介绍T i A l合金室温脆性的解决办法,对其制备和加工的新工艺进行分类评述,并从基础理论研究、制备与加工新技术、类单晶T i A l及T i A l 基复合材料的研制等方面指出其今后的研究与开发动向.关键词　T i A l;金属间化合物;室温脆性分类号　T G13213+2许多金属间化合物由于具有比重轻、强度高、高温力学性能和抗氧化性优异等特点,而被认为是一种理想的待开发的航空航天用高温结构材料[1].与其他金属间化合物相比,T i A l系由于铝化合物本身所具有的极高的抗氧化性、较高的比熔点、较低的密度以及钛极高的比熔点,而成为近年来人们研究开发的焦点,目前正在研究开发的主要有T i3A l(Α2),T i A l(Χ)和T i A l3(Σ).室温脆性和难加工成形性是其实用化进程上的主要障碍[2].人们经过对T i3A l合金比较全面系统的研究,可以期望它最先接近实用化;T i A l3则由于室温塑性更差,目前只限于在日本、美国和中国等少数国家进行基础性研究.目前,研究的重点主要集中在T i A l合金上,试图通过合金化及热加工等手段来改善其室温脆性问题.1　T i A l金属间化合物室温脆性问题的解决办法T i A l是典型的Betho llide型化合物,任何温度下均呈有序状态.根据A l含量的高低,T i A l合金可分为Χ单相合金(≥49at%A l)和Χ+Α2双相合金(<49at%A l),而Χ+Α2双相合金按组织形态又可分为4类:(1)全片层组织(FL),由较大的层片块组成;(2)近片层组织(NL),由较大的层片块及较细的Χ+Α2等轴晶组成;(3)近Χ组织(N G),由粗大的Χ等轴晶及较细的Χ+Α2混合组成;(4)双态组织(D up lex),为细小的层片块和细小的Χ+Α2等轴晶的混合组织.由于T i A l晶体为面心四方结构(L10型),晶胞c a比值为1102,晶体对称性低,滑移系少,且共价键成分大,电子云分布不均匀,因此室温时呈脆性.目前用于改善T i A l合金室温脆性的方法可归纳为合金化法和热加工法[3].111　合金化法通过合金化来改善ΧT i A l金属间化合物室温脆性,是近年来T i A l合金研究的一个重要方向.目前发展的T i A l基合金的成分为T i(46～52)at%A l(1～10)at%M,其中M为C r,M n,V,M o,T a 等元素中的一种或几种.合金化法改善T i A l合金室温脆性的基本机制为:(1)细化晶粒,以提高合金的延展性;(2)调控合金显微组织,获得具有较大体积百分量的细小的全片层组织,以均衡提高T i A l合金室温拉伸性能和断裂韧性[4];净化合金,降低氧、氮等间隙式杂质元素的含量.近年来,通过添加C r来改善T i A l金属间化合物室温脆性的研究取得了显著的成果.添加C r后,可取代T i A l中的A l,有助于获得低A l的Χ相;同时降低了Α2相的稳定性,使片层Α2相变成粒状,形成了新生的细小的Χ+Α2晶体,因而可显著细化Χ+Α2两相合金铸态组织.K i m[5]认为,同时加入N b和C r对提高T i A l合金性能最为有效.曹名洲等人[6]的研究表明,在T i A l合金中添加M n后,使Χ相晶格a和c轴都减小,并使c a值接近1.M n促使Χ相中孪晶的形成,提高了T i A l合金的室温塑性.B lackburn等人[7]发现适量的V能有效地提高T i A l合金的塑性,并可降低韧脆转变温度.贺连龙[8]的研究表明,T i A l金1999年12月Journal of Guangx iU n iversity(N at Sci Ed)D ec.1999　α3国家自然科学基金(29771009)和广西自然科学基金(9824017)资助项目收稿日期:19990802属间化合物中加入少量Si 可使其电子云对称化,从而提高室温延性.计算结果表明,Si 比M n 的合金化效果更好.最近,有关T i A l 金属间化合物通过添加稀土元素改善室温脆性的研究也取得了长足的进展.刘昌明等人[9]发现N d 可明显增加铸锭柱状晶的长度和减小柱晶直径,同时细化了铸锭中心区的等轴晶粒.添加011at %N d 后,铸锭的平均晶粒尺寸由1400Λm 减小为450Λm .V asudevan 等人[10]在合金中加入014at %E r 后,发现由于形成E r 2O 3弥散粒子,降低了基体中杂质氧的含量,使塑性得以改善.陈仕奇等人[11]发现添加L a 也具有类似的效果.112　热加工法解决T i A l 室温脆性的另一重要途径是通过控制热加工工艺参数来达到的.这一方法的基本原理可归纳为:(1)获得细晶组织,减少滑移长度、增加非滑移系,从而提高塑性;(2)控制工艺参数,减少成分偏析和晶粒大小不均匀性.显微组织是影响T i A l 合金力学性能的重要因素.双态组织有利于提高合金的室温延性,但其高温抗蠕变强度低;而较粗大的全片层状组织具有优良的抗蠕变能力,但室温延性低.因而,为能在保证T i A l 基合金优良的高温力学性能的前提下解决其室温脆性的问题,细化其粗大全片层结构成为了近年来研究者追求的目标[9].K i m [12]报道了用等温热锻工艺可使T i A l 合金晶粒尺寸减小到500～1000Λm ;而采用复合热机械工艺破碎粗大片层组织,可使晶粒尺寸下降到20～30Λm ,从而获得性能优异的细晶组织,极大地改善了T i A l 合金室温塑性.H all 等人[13]研究发现,通过适当的热机械处理可获得具有层片状T i A l (Χ)+T i 3A l (Α2)组织的双相T i A l 合金,其室温塑性比单相T i A l 合金有明显改善.H ana m ura 等人[14]利用快速凝固技术研究了T i A l 基合金的显微组织.结果表明,在104～105K s 的冷却速度下可获得直径为1～3Λm 的细小晶粒,从而使该工艺成为一种解决T i A l 合金室温脆性的可能途径之一.在此基础上,曹名洲等人[15]采用气体雾化法制备了T i A l 合金的微晶粉末,其快冷态主要由Α2相和少量Χ.经900℃,2h 真空退火后,大部分Α2相转变成Χ相,使原来的组织更加细化.此外,蒲忠杰等[16]在同时加入C r 和V 的情况下,将T i A l 合金经1250℃再结晶处理,并适当控制冷却速度,获得了418%的室温延性.2　金属间化合物制备与加工新工艺目前,T i A l 合金尚未进入实用化阶段,但有关其制备技术的研究早已展开.除熔铸、粉末冶金等常规方法外,人们还根据材料自身的特点开发了许多种新的材料成型加工技术.(1)快速凝固法:该法将快速凝固技术与粉末冶金相结合,采用旋转盘雾化法,等离子旋转电极法或气体雾化法制得预合金粉末,而后装入钛合金包套中,经干燥,抽空和密封,再加热挤压成型[1].该法不但明显增加了B ,Si ,V 等溶质原子在基体中的固溶度极限,获得很好的固溶强化和沉淀强化效果,而且通过细化晶粒及第二相粒子,减少成分偏析,提高了强度和塑性.(2)机械合金化反应烧结:通过高能球磨使元素粉末在室温下通过固态反应生成合金粉末,甚至使互不相容的元素形成假合金.通过球磨,使成分分布均匀,晶粒及弥散颗粒比采用快速凝固法更不易长大,获得具有超塑性能的超细晶粒,有利于T i A l 合金室温脆性的改善.机械合金化处理后,T i A l 合金的室温延展性可达5%[17].(3)自蔓燃反应合成法(SH S ):该法利用物质反应热的自传导作用维持燃烧波的传播,使不同物质间发生化学反应,在极短时间内形成化合物.由于以单一金属粉末为原料,不必将材料全部熔化即可合成化合物,克服了金属间化合物制造上的困难.目前采用该法合成的T i A l 金属间化合物经H IP 可以制出致密的烧结坯,且性能和成本均达到了应用要求.(4)超塑性成形技术:超塑性成形技术是利用材料在一定温度和应变速率范围内表现出的超塑性进行材料成形的,其关键是要具有超细晶粒并选择合适的变形速率和变形温度.T i A l 合金超塑性的发现为解决其成形问题提供了广阔的前景.在5×10-5s -1的应变速率下,T i A l 合金晶粒尺寸可达2Λm ,而最大塑性超过了230%[1].3　研究及开发动向(1)基础理论研究.广泛测定T i A l X 系相图,寻找新的合金元素,确定合金的最优成分与组362第4期周怀营等:T i A l 金属间化合物的研究进展462广西大学学报(自然科学版)第24卷　织,以全面提高T i A l合金的综合性能;深入研究合金的塑性变形机理,掌握T i A l金属间化合物的超塑性变形机制,并寻求其实际应用途径;发展一套关于T i A l合金的系统的成分—组织—性能的理论体系.(2)开发制备与加工的新工艺.开发无污染熔炼、制粉工艺,降低氧、氮等杂质元素的有害作用;研究T i A l合金领域热等静压的条件、方式对压块的影响;确定合理的热处理工艺参数,改善合金微观组织,解决其室温脆性问题;利用冲击波、电、磁等手段解决成形问题.(3)类单晶T i A l合金及T i A l基复合材料的研制.研究类单晶T i A l的变形和断裂特征,利用其良好的塑性和高强度、高断裂韧性,在较短时间内能作为高温结构材料获得实际应用.寻找新的高质、价廉的共容增强颗粒,解决与T i A l基体间的相容性问题;加强T i A l基复合材料的优化设计,开发新的复合材料制备技术,为T i A l合金的广泛应用开拓更广阔的前景.参考文献1　曹　阳,李国俊.金属间化合物高温结构材料的研究动向.材料导报,1994,(4):14～182　N obuk iM,H ash i m o to K,T suji m o to K,et al.D efom ati on of T i A l in ter m etallic compound at elevated te mperatures.J Jpn In st M et,1986,50(9):840～8443　刘志坚,曲选辉,黄伯云.粉末冶金法制备T i A l合金的进展.材料导报,1995,(2):23～284　张继,张志宏,邹敦叙,等.T i A l合金细小全片层组织断裂机理.金属学报,1996,32A(10):1044～10485　K i m Y W.O rdered In ter m etallic A ll oys III.Gamm a T itan ium A lum in ides.JOM,1994,49(7):30～396　曹名洲,韩东,周敬,等.含M n的T i A l基合金的组织和性能.金属学报,1990,26(3):A223～A2277　B lackburn M J,S m ith M P.T itan ium A ll oys of the T i A l T ype.U S Pat,4294615.197907258　贺连龙,叶恒强,徐仁根,等.T i A l-V-Si合金中T i5Si3析出相与基体相的取向关系.金属学报,1994,30(4):A145～A1499　刘昌明,李华基,何乃军,等.钕对T i-44A l合金组织和晶粒尺寸的影响.材料工程,1998,(11):20～2310　V asudevan V K,Court S A,Kurath P,et al.Effect of purity on the defo r m ati on m echan is m in the in ter m etallic compound T 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of studies on the T i A l in ter m etallic compound and in troduces the s o luti on s to its room brittle.It als o revie w s the ne w p roducti on and p rocesses by classificati on s. Further research directi on s,such as theo retical research,ne w p rocessing techno l ogies and single crystal like T i A l etc.is po in ted out.Keywords　T i A l;in ter m etallic compound;room brittle(责任编辑　唐汉民)。

TiAl合金期刊文献1 γ TiAl基合金机械性能的研究发展苏继龙稀有金属快报 2005 42 添加微量硼对TiAl合金持久性能的影响李臻熙曹春晓中国有色金属学报2005 63 TiAl合金熔模精铸件缩孔形成的数值模拟及预测李邦盛[1] 王狂飞[2]... 特种铸造及有色合金 2005 54 TiAl基合金的辉光离子碳氮共渗研究王利捷陈宏... 热加工工艺 2005 45 TiAl基合金的研制及其在汽车上的应用刘冰范润华... 汽车技术 2005 36 TiAl合金激光表面原位TiC颗粒增强涂层及高温抗氧化性能辛艳辉[1] 林建国[2]... 稀有金属材料与工程 2005 67 近全层组织γ TiAl基合金的室温拉伸断裂机理曹睿[1] 陈剑虹[1]... 稀有金属材料与工程 2005 58 粉末冶金制备TiAl基合金板材的研究现状及趋势刘峰晓贺跃辉... 稀有金属材料与工程 2005 29 双相TiAl合金α2／γ面电子结构计算与增韧机制分析刘伟东屈华... 稀有金属材料与工程 2005 210 等温变形对γ TiAl合金微观组织的影响黄朝晖稀有金属材料与工程2005 111 TiAl3和Ti／TiAl3非合金化电极n型GaN欧姆接触的实现明帆林红斌... 发光学报 2005 312 TiAl合金微弧氧化陶瓷层高温特性的研究郝建民[1] 叶育德[2]... 材料保护 2005 113 电子束焊接TiAl基合金接头组织结构及其裂纹产生的敏感性吴会强冯吉才... 材料工程 2005 414 激光表面改性Ni基合金／γTiAl合金的扩散连接黄正[2] 罗根香[1]... 焊接 2005 115 低碳钢表面激光熔覆纳米TiAl合金涂层的显微组织沈以赴[1] 黄因慧[1]... 激光杂志 2005 216 层状TiAl基合金损伤机理的研究朱浩[1] 曹睿[2]... 兰州理工大学学报2005 217 全层TiAl基合金断裂机理的原位拉伸研究姚海军[1] 陈剑虹[2]... 兰州理工大学学报 2005 118 r TiAl基合金的室温拉伸性能与断裂韧度的关系曹睿[1] 陈剑虹[1]... 机械工程材料 2005 319 TiAl基合金的表面渗碳行为及其机理江垚贺跃辉... 材料研究学报2005 220 TiAl基合金的高子碳氮共渗与耐磨性车淳山卢锦堂表面工程资讯 2005 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稀有金属材料与工程 2004 263 不同钎料对TiAl基合金与40Cr钎焊接头强度的影响刘景峰[1] 朱颖[1]... 焊接 2004 264 元素si对TiAl合金抗氧化性能的影响董利民崔玉友... 金属学报 2004 465 TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟吴士平郭景杰... 金属学报 2004 366 Mn和V对TiAl合金热腐蚀的影响金光熙[1] 乔利杰[1]... 金属学报2004 267 元素粉法制备TiAl基合金板材刘峰晓贺跃辉... 材料导报 2004 368 循环热处理过程中TiAl基合金细小全层片组织的形成彭超群[1] 舒畅[2]... 有色金属 2003 169 近γ TiAl合金的工业规模等温锻造黄金昌稀有金属快报 2003 970 γ—TiAl合金的研究与开发黄金昌阎蕴琪稀有金属快报 2003 671 德国开发航空发动机和汽车用γ—TiAl合金黄金昌稀有金属快报 2003 272 γ TiAl合金的空蚀行为龙霓东[1] 龙亚东[2]... 中国有色金属学报2003 573 TiAl合金中的γ→α析出转变行为李臻熙曹春晓中国有色金属学报2003 474 TiAl基合金低温超塑性变形的力学行为张俊红[1] 黄伯云[1]... 中国有色金属学报 2003 275 片层晶粒体积分数对双态组织γ—TiAl基合金室温力学性能的影响郑瑞廷[1] 张永刚[1]... 中国有色金属学报 2003 276 全片层（PST）γ—TiAl基合金单轴拉伸塑性分析苏继龙周宝昆安徽工业大学学报 2003 177 全片层TiAl合金临界屈服应力及影响因素的细观研究苏继龙胡更开材料科学与工程学报 2003 478 TiAl（W,Si）合金的高分辨率透射电镜研究张国才上海钢研 2003 179 TiAl合金排气阀的研究和开发进展欧阳鸿武刘咏... 内燃机工程 2003 480 Nb含量对TiAl—Nb合金相组成及氧化动力学的影响丁晓非[1] 沈勇[2]... 大连水产学院学报 2003 182 TiAl—B合金中TiB2微观形态的主要存在方式高文理[1] 张虎[2]... 铸造技术 2003 383 TiAl基合金的超塑性变形机理鲁世强[1] 黄伯云[2]... 稀有金属材料与工程 2003 784 TiAl—B合金细棒状十字形TiB2的生长特征高文理[1] 张虎[2]... 稀有金属材料与工程 2003 385 全层状TiAl合金室温拉伸性能的影响因素唐建成贺跃辉... 稀有金属材料与工程 2003 386 提高TiAl基合金室温塑性的方法孔丹涛陈子勇... 稀有金属材料与工程2003 287 室温变形γ—TiAl基合金中形变孪晶与α2片的交截机制李臻熙曹春晓稀有金属材料与工程 2003 288 晶界对全片层组织γ—TiAl合金断裂韧性的影响郑瑞廷[1] 张永刚[2]... 稀有金属材料与工程 2003 1289 合金γTiAl价电子结构的计算及其力学性能刘伟东刘志林... 稀有金属材料与工程 2003 1190 NiCrdMoNb合金化层对TiAl金属间化合物抗氧化性能的影响郑传林[1] 徐重[2]... 稀有金属材料与工程 2003 191 铌和钨对γTiAl基合金热稳定性的影响丁晓非[1] 沈勇[1]... 材料工程2003 1292 ISM方法熔炼TiAl合金过程中热爆成因分析苏彦庆郭景杰... 材料科学与工艺 2003 293 高温用γ—TiAl合金的钎焊秦川稀有金属与硬质合金 2003 294 液相渗si提高TiAl基合金的高温抗氧化性熊华平毛唯... 金属学报2003 795 淬火／回火热处理对TiAl基合金晶粒细化的影响何双珍贺跃辉... 航空材料学报 2003 396 一种变应变速率组合的TiAl合金细晶方法探讨黄朝晖李园春... 航空材料学报 2003 297 TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势曹睿陈剑虹... 甘肃工业大学学报 2003 198 NH4CL对TiAl基合金渗氮的影响袁赵欣赵斌... 机械工程材料 2003 399 直接热处理细化铸态TiAl基合金的研究进展何双珍贺跃辉... 材料导报2003 6100 TiAl基合金排气阀的研制和应用前景欧阳鸿武刘咏... 材料导报 2003 4101 TiAl基合金在汽车发动机上的应用张小明稀有金属快报 2002 10102 硬质合金WC—TiAlN超硬纳米复合涂层的显微结构、力学性能与应用J.S.Yoon 李沐山国外难熔金属与硬质材料 2002 2103 TiAl合金激光表面合金层中TiC凝固生长形态及机制陈瑶王华明中国有色金属学报 2002 5104 两步热处理制备高延性TiAl基合金机理唐建成黄伯云... 中国有色金属学报 2002 2105 粉末冶金TiAl合金排气门的研制欧阳鸿武刘咏... 中国有色金属学报2002 2106 高Nb—TiAl基合金锻压饼材的拉伸性能王文胜阎蕴琪... 理化检验：物理分册 2002 4107 TiAl—B合金片状TiB2晶体表面结构及生长机理张虎[1] 高文理[2]... 复合材料学报 2002 2108 粉末冶金法制备TiAl基合金王尔德李小强... 粉末冶金技术 2002 5 109 TiAl基合金杆形件铸造缺陷与铸造方法的关系苏彦庆刘畅... 特种铸造及有色合金 2002 5110 TiAl基合金与陶瓷界面反应的研究王家芳王健农... 特种铸造及有色合金 2002 5112 合金元素Nb在TiAl高温氧化行为中的作用程晓英万晓景... 中国腐蚀与防护学报 2002 2113 蠕变TiAl基合金形变孪晶的形成张鸿贺连龙... 电子显微学报 2002 5 114 高温变形TiAl双相合金难变形区的再结晶张绍远[1] 赵兴国[2]... 电子显微学报 2002 5115 TiAl合金晶界的计算模拟及原子像对照周龙光贺连龙... 电子显微学报 2002 3116 TiAl（γ）基钛合金的研究与应用钱九红[1] 祁学忠[2] 稀有金属 2002 6 117 粉末冶金TiAl基合金排气门的研制欧阳鸿武刘咏... 汽车技术 2002 1 118 循环热处理工艺对于双态复相γ—TiAl基合金室温拉伸性能的影响郑瑞廷张永刚... 稀有金属材料与工程 2002 6119 TiAl基合金涡轮熔模型壳离心精密铸造(东西农家整理) 苏彦庆郭景杰... 稀有金属材料与工程 2002 4120 快速加热循环热处理细化TiAl基合金的显微组织研究彭超群黄伯云... 稀有金属材料与工程 2002 3121 一种高铌TiAl合金的蠕变性能李书江刘自成... 稀有金属材料与工程2002 1122 用正电子湮没技术研究不同化学成分的二元TiAl合金中的微观缺陷邓文[1] 熊良钺[2]... 核技术 2002 8123 大有前途的γ—TiAl合金增压器涡轮李积轩柴油机 2002 2124 用喷丸表面处理方法提高TiAl基合金抗氧化性能彭补之材料保护 2002 8125 轿车涡轮增压器用耐热铸造TiAl合金铁井利光蒋修治国外内燃机2002 5126 热处理对TiAl基铸造合金组织形态的影响王飞张澜庭... 材料工程2002 5127 含硅合金熔体对TiAl基合金表面改性的研究熊华平李晓红... 材料工程 2002 3128 TiAl—B合金凝固过程中初生TiB2的固—液界面形态演变特征高文理[1] 张虎[2]... 材料工程 2002 2129 快速加热循环热处理对TiAl基合金显微组织的影响彭超群黄伯云... 材料工程 2002 2130 金属间化合物TiAl（W,Si）合金的蠕变行为和机制周兰章郭建亭... 航空学报 2002 4131 TiAl—B合金中初生TiB2晶体的表面形貌和形成机制高文理[1] 张虎[2]... 材料科学与工艺 2002 4132 热处理对TiAl基合金相变和显微组织的影响彭超群黄伯云... 材料科学与工艺 2002 3133 B和C对铸造TiAl基合金宏观和显微组织的影响董利民崔玉友... 金属学报 2002 6134 TiAl基合金新材料研究及精密成形陈玉勇孔凡涛金属学报 2002 11 135 非晶晶化制备细晶TiAl基合金张俊红黄伯云... 航空材料学报 2002 4 136 TiAl金属间化合物合金碳元素脉冲激光表面合金化显微组织及TiC快速凝固生长形态研究陈瑶[1] 王华明[2] 应用激光 2002 2137 TiAlB合金中初生TiB2的形貌及其形成机理张虎[1] 高文理[2]... 北京航空航天大学学报 2002 5138 加热速度对TiAl基合金显微组织的影响彭超群黄伯云... 中南工业大学学报 2002 1139 TiAl基合金的激光表面处理辛艳辉林建国钛工业进展 2002 2140 TiAl基合金的超塑性力学性能鲁世强[1] 黄伯云[2]... 材料导报 2002 6141 TiAl基合金板材制备技术的发展现状张俊红黄伯云... 材料导报 2002 2142 γ—TiAl基合金快速熔凝组织转变的规律吴国清[1] 林建国[2]... 材料研究学报 2002 4143 TiAl—RE合金中稀土相的形成机理沈军马学著... 中国稀土学报 2002 5144 包套轧制制备TiAl基合金板材张俊红黄伯云... 中国有色金属学报2001 6145 γ—TiAl基合金的表面激光处理及超塑性扩散连接吴国清阮中健...中国有色金属学报 2001 5146 TiAl基合金的工艺—显微组织—力学性能关系彭超群黄伯云... 中国有色金属学报 2001 4147 TiAl基合金的氧化分层曲恒磊周廉... 中国有色金属学报 2001 3148 α2板条在TiAl合金全层状组织形变和断裂中的作用陆水浩[1] 张永刚[2]... 中国有色金属学报 2001 1149 TiAl合金设计与成形方法彭超群黄伯云... 粉末冶金技术 2001 5150 机械球磨与反应烧结制备TiAl基合金李小强[1] 胡连喜[2]... 粉末冶金技术 2001 3151 热等静压对粉末冶金TiAl合金显微组织和相成分的影响刘咏黄伯云... 粉末冶金技术 2001 3152 TiAl合金晶体缺陷的计算机模拟研究王文军[1] 王天民[2]... 兰州大学学报：自然科学版 2001 5155 TiAl基合金中的相变诱发位错网梁伟张绍远... 电子显微学报 2001 4 156 双相TiAl基合金的室温位错滑移特征杨晓华[1] 梁伟[2]... 电子显微学报 2001 2157 TiAl合金增压器涡轮的铸造林凡[1] 耿瑞山[2]... 热加工工艺 2001 5 158 TiAl基合金的表面处理方法赵斌[1] 吴建生[2]... 稀有金属 2001 5 159 低铬合金化TiAl的高温氧化曲恒磊[1] 魏海荣[2]... 稀有金属 2001 2 160 大晶粒TiAl基合金的超塑性变形行为孙锋[1] 林栋Liang[2] 上海交通大学学报 2001 3161 γ—TiAl基合金块状组织中孪晶与反相畴界的相互作用史晶宇[1] 张永刚[2]... 稀有金属材料与工程 2001 5162 快速凝固TiAl合金冷却速度的计算沈军马学著... 稀有金属材料与工程 2001 4163 全片层TiAl基合金的屈服强度与显微组织关系付连峰[1] 林建国[2]... 稀有金属材料与工程 2001 3164 γ—TiAl金属间化合物合金激光表面合金化改性刘秀波于利根... 稀有金属材料与工程 2001 3165 γ—TiAl基金属间化合物合金的显微组织与内应力研究郭富安张永刚... 稀有金属材料与工程 2001 2166 层片状γ—TiAl合金室温循环变形中的孪生行为宋西平[1] 陈国良[2]... 稀有金属材料与工程 2001 2167 全层状TiAl基合金断裂机理原位观察陆永浩[1] 张永刚[2]... 稀有金属材料与工程 2001 1168 TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程数值模拟的试验验证吴士平[1] 郭景杰[2]... 铸造 2001 9169 TiAl基合金／金属型界面反应规律研究盛文斌[1] 郭景杰[2]... 材料工程 2001 8170 快速加热感应热处理对TiAl基合金组织与性能的影响彭超群黄伯云... 材料工程 2001 12171 TiAl基合金熔体离心铸造过程中溢出临界值分析盛文斌杨锐... 材料工程 2001 11176 TiAl基合金连接技术的研究进展刘会杰冯吉才焊接 2001 4177 Nb合金化γ—TiAl的氧化热力学理论分析王兴军常海威... 金属学报2001 8178 TiAl基合金高温气体渗氮赵斌[1] 吴建生[2]... 金属学报 2001 8179 γ—TiAl基合金超塑扩散焊接林建国吴国清... 金属学报 2001 2180 1073—1173K温度范围内TiAl合金的超塑性行为孙坚[1] 贺跃辉[2]... 金属学报 2001 1181 粉末冶金γ—TiAl基合金研究的最新进展刘咏黄伯云... 航空材料学报 2001 4182 部分TiAl基合金的抗氧化性评价曲恒磊[1] 魏海荣[2]... 钛工业进展2001 2183 TiAl基合金的组织演变唐建成黄伯云... 材料导报 2001 4184 片层宽度对全片层TiAl合金蠕变性能的影响林建国[1] 张永刚[2]... 材料研究学报 2001 5185 快速凝固TiAl基合金稀土相显微组织的研究沈军马学著... 中国稀土学报 2001 2186 双相TiAl基合金断裂应变与晶粒大小的关系杨晓华梁伟有色金属2000 4187 TiAl基合金微观变形及显微结构对屈服应力的影响杨晓华[1] 梁伟[2] 有色金属 2000 3188 金属间化合物γ—TiAl基合金的制备技术,性能及应用曲恒磊稀有金属快报 2000 4189 TiAl合金激光表面合金化涂层的组织与耐磨性刘秀波于利根中国有色金属学报 2000 6190 工艺参数对TiAl合金激光表面合金化改性层组织与耐磨性的… 何秀丽王华明中国有色金属学报 2000 6191 用正电子湮没技术研究Zr和Nb在TiAl合金中的行为黄宇阳吴伟明中国有色金属学报 2000 6192 表面喷涂Mo和WC对TiAl基合金耐磨性的影响欧阳鸿武李安湘中国有色金属学报 2000 5193 Nb和A1对γ—Tial基合金高温强度的影响刘自成 Kim,YW 中国有色金属学报 2000 4194 粉末冶金TiAl基合金排气阀的制备及性能刘咏[1] 离景杰[2] 中国有色金属学报 2000 1195 粉末锻造TiAl基合金的显微组织汤金芝刘咏粉末冶金工业 2000 2 196 TiAlNb合金离心铸造过程中溢出临界值分析盛文斌郭景杰特种铸造及有色合金 2000 3197 以Ti／V／Cu、V／Cu为中间层的TiAl合金与40Cr钢的扩散连接何鹏[1] 张秉刚[2] 宇航材料工艺 2000 4198 镍对TiAl合金层片状组织分解的影响毛磊[1] 张继[2] 河北科技大学学报 2000 2199 高Nb—TiAl基合金的开坯锻造闫蕴琪王文生热加工工艺 2000 1200 TiAl合金高温拉伸流变应力与Zener—Hollomon因子的关… 王瑜Law,CC 上海交通大学学报 2000 3201 粉末冶金TiAl基合金显微组织及力学性能的研究刘咏黄伯云稀有金属材料与工程 2000 4202 晶粒尺度和片层厚度对全片层γ—TiAl合金性能的影响曹国鑫林建国稀有金属材料与工程 2000 3203 TiAl基合金的α→γ相变研究进展李臻熙曹春晓稀有金属材料与工程2000 2204 近γ组织TiAl合金的超塑性孙坚[1] 贺跃辉[2] 稀有金属材料与工程2000 1205 TiAl湛合金中的不连续粗化转变汪小平郑运荣材料工程 2000 7206 γ—TiAl金属间化合物合金激光表面合金化组织与摩擦学性能王华明李晓轩航空学报 2000 C00207 TiAl合金高温循环氧化行为及其表面改性研究周春根徐惠彬航空学报2000 1208 SiC陶瓷与TiAl基合金扩散连接接头的强度及断裂路径刘会杰冯吉才焊接 2000 3209 TiAl基合金汽车部件的开发闫蕴琪[1] 张振祺[2] 航空制造技术 2000 5 210 等温锻造态TiAl基合金的超塑性研究丁桦[1] 潘志强[2] 金属学报2000 3211 锻造TiAl基合金的晶粒长大及其动力学分析唐建成黄伯云金属学报2000 1212 TiAl基合金排气阀金属型离心铸造过程内部缺陷分析盛文斌郭景杰航空材料学报 2000 2213 γ—TiAl基合金的工艺,性能和应用张国才钛合金信息 2000 5214 表面状态对铸造TiAl—Fe—V—B合金室温拉伸性能的影响张国才钛合金信息 2000 1215 TiAl基合金高温氧化动力学分析曲恒磊[1] 魏海荣[2] 钛工业进展2000 3216 TiAl基合金的制备闫蕴琪张振祺钛工业进展 2000 1217 TiAl合金的结构特征与物理常数刘文胜[1] 顾松青[2] 材料导报 2000 9 218 TiAl和Mo5Si3金属间化合物基高温结构材料及其合金化研究绑继材料导报 2000 2219 形变孪晶对层状TiAl基合金断裂机制的作用陆永浩[1] 张永刚[2] 材料研究学报 2000 6220 铸态TiAl合金的环境氢脆王建国姚美意材料研究学报 2000 4221 物理气相沉积（PVD）TiN，TiCN和TiAlN涂层硬质合金刀具的车削性能P.C.Jindal 陈满元... 国外难熔金属与硬质材料 1999 2222 微量钪对TiAl基合金高温力学性能的影响尹松波黄伯云中国有色金属学报 1999 2223 微量硼和应变速率对变形TiAl合金室温力学性能的影响王瑜林栋梁中国有色金属学报 1999 1224 双温循环热处理对铸态TiAl基合金显微组织的影响彭超群[1] 孟力平[2] 中国有色金属学报 1999 1225 微弧氧化处理对TiAl合金抗氧化性能的影响唐兆麟[1] Gord.,PS[2] 中国有色金属学报 1999 1226 氯对TiAl基合金高温氧化行为的影响辛丽李铁藩腐蚀科学与防护技术1999 3227 双相TiAl基合金室温塑性变形的微观机制：Ⅲ.变形的协调性与室温塑性梁伟[1] 杨德庄[2] 自然科学进展：国家重点实验室通讯 1999 2228 元素粉末法制备TiAl基合金杨兵粉末冶金技术 1999 4229 影响TiAl合金塑性的电子结构因素周尊行[1] 田安民[2] 结构化学1999 6230 细晶TiAl基合金的高温拉伸力学性能周科朝黄伯云矿冶工程 1999 1 231 TiAl基合金超塑性变形中的位错运动周科朝黄伯云稀有金属 1999 5232 微量硼对形变TiAl合金显微组织和力学性能的影响王瑜上海交通大学学报 1999 7233 热变形态TiAl基合金超塑性拉伸过程中应变速率敏感系数的… 邓忠勇[1] 孙坚[2] 稀有金属材料与工程 1999 4234 燃烧合成TiAl合金结构转变动力学的端部淬火熄灭法分析王学成[1] 张小明[2] 稀有金属材料与工程 1999 3235 TiAl基合金的抗氧化性及其改善() 彭超群黄伯云稀有金属材料与工程 1999 2236 TiAlSn合金ISM熔炼过程中氮元素的熔解与控制苏彦庆任志江铸造1999 7237 真空熔炼TiAl金属间化合物过程中合金元素的挥发行为苏彦庆郭景杰铸造 1999 3238 双相组织TiAl合金在共析温度以下的超塑性孙坚[1] 贺跃辉[2] 材料工程 1999 9239 显微组织对TiAl基合金超塑性的影响邓忠勇黄伯云材料工程 1999 12 240 TiAl合金PST晶体中Ti3Al片层取向对其蠕变性能的影响林建国张永刚航空学报 1999 4241 SiC陶瓷与TiAl合金的真空钎焊刘会杰[1] 陶秋燕[2] 焊接 1999 3 242 TiAl合金汽车气门韩明臣朱昱汽车工艺与材料 1999 4243 铸造TiAl—W—Si合金的组织转变殷为民郭建宁金属学报 1999 1244 一种新型抗蠕变TiAl合金的显微组织分析殷为民郭建亭金属学报1999 1245 77K温度下双相TiAl合金的形变机理刘俊亮林栋梁金属学报 1999 1 246 TiAl基合金离心铸造过程中的层流临界值分析盛文斌郭景杰航空材料学报 1999 3247 二氧化碳对高温下TiAl合金氧化特性的影响陈博时钛合金信息 1999 1 248 γ—TiAl金属间化合物合金激光熔敷高温自润滑耐磨复合材料涂层刘秀波王春敏应用激光 1999 5249 γ—TiAl金属间化合物合金激光表面合金化制备Al2O3／TiAl耐磨？… 王华明李晓轩应用激光 1999 5250 冷却速度对锻造TiAl基合金组织演变的影响唐建成黄伯云中南工业大学学报 1999 2251 用循环热处理细化铸造TiAl基合金的显微组织彭超群黄伯云中南工业大学学报 1999 1252 γ—TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法林建国李向阳钛工业进展1999 2253 γ—TiAl合金的晶粒细化及其对力学性能的影响张廷杰稀有金属快报1998 3254 合金化对TiAl基合金性能的影响及机理彭超群中国有色金属学报 1998 A01255 TiAl—Cr合金中的β2相郑运荣汪小平中国有色金属学报 1998 1 256 粉末冶金TiAl合金的研究进展杨兵[1] 谭晓琼[2] 粉末冶金工业 1998 2 257 双相TiAl基合金室温塑性变形的微观机制梁伟[1] 杨德庄[2] 自然科学进展：国家重点实验室通讯 1998 6258 双相TiAl基合金室温塑性变形的微观机制：I.室温变形的微观模式梁伟[1] 杨德庄[2] 自然科学进展：国家重点实验室通讯 1998 5259 浇注时功率（ISM）对TiAl基合金铸件表面质量的影响盛文斌郭景杰特种铸造及有色合金 1998 6261 TiAlSi合金γ相内位错网的电子衍衬分析梁伟黄孝瑛电子显微学报1998 5262 TiAl基合金超塑性变形的力学特征周科朝热加工工艺 1998 3263 Cottrell—Stokes定律和γ—TiAl合金高温形变王瑜林栋梁上海交通大学学报 1998 2264 超塑性TiAl基合金的显微组织特征周科朝黄伯云稀有金属材料与工程1998 6265 γ—TiAl基双相合金片层组织不连续粗化的驱动与动力学王继杰稀有金属材料与工程 1998 3266 TiAl合金PST晶体变形过程与片层界面的交互作用陈明伟陈达材料工程 1998 1267 TiAl—Sb—Mo合金的高温氧化行为和机理陈健[1] 谭毅[2] 材料科学与工艺 1998 4268 TiAl基合金双态组织高温变形的研究欧文沛材料科学与工艺 1998 1 269 微量硼对TiAl合金动态拉伸性能的影响王瑜[1] 周元鑫[2] 金属学报1998 9270 TiAl合金细小全层片组织形成机理张继张志宏金属学报 1998 9271 TiAl合金PST晶体高温蠕变特性及蠕变失稳机制林建国张永刚金属学报 1998 9272 TiAl金属间化合物碳元素激光表面合金化何秀丽郑启光金属学报1998 9273 TiAl基合金高温形变与退火织构张芳金属学报 1998 8274 金属多晶体塑性变形几何分析及双相TiAl基合金的室温塑性梁伟[1] 杨德庄[2] 金属学报 1998 6275 γ—TiAl基双相合金等温分解初生片层组织的相成分与相变应力王继杰宗亚平金属学报 1998 5276 γ—TiAl基双相合金中初生α2／γ片层的界面分析秦高梧[1] 宋丹[2] 金属学报 1998 12277 TiAl基合金固态焊接贺跃辉[1] 郭景杰[2] 金属学报 1998 11278 热变形TiAl基合金的超塑性行为黄伯云[1] 孙坚[2] 金属学报 1998 11 279 γ基TiAl合金中与疲劳裂纹生长相关的异常温度现象任雅琳钛合金信息 1998 2280 γ—TiAl合金的显微组织对其蠕变性能的影响林建国张永刚北京航空航天大学学报 1998 6281 超塑性变形TiAl基合金中的孔洞周科朝黄伯云中南工业大学学报1998 6282 热压反应合成TiAl合金的密度及孔隙分布刘咏黄伯云中南工业大学学报 1998 5283 TiAl合金间化合物在汽车上的应用潜力林建国张永刚钛工业进展1998 2。

精 密 成 形 工 程第14卷 第1期 44 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2022年1月收稿日期：2021-08-16基金项目：国家重点研发计划（2020YFB2008300）作者简介：谢华生（1966—），男，博士，研究员，主要研究方向为先进钛合金精密成形技术。

TiAl 合金精密成形技术发展现状及展望谢华生，刘时兵，赵军，张志勇，包春玲（沈阳铸造研究所有限公司 高端装备轻合金铸造技术国家重点实验室，沈阳 110022） 摘要：TiAl 合金是一种优异的轻质耐高温结构材料，在航空、航天、汽车、兵器等热端部件制造领域具有广阔的应用和发展前景，但其较低的室温塑性、韧性和较差的冷/热加工性能，限制了其工程化的进程。

为挖掘TiAl 合金的应用潜力，国内外研究机构和企业从材料设计、组织性能调控到成形工艺等方面开展了卓有成效的研究。

总结了近年来国内外在TiAl 合金精密成形领域的研究进展，包括精密铸造、铸锭冶金、粉末冶金和增材制造技术，目前，TiAl 合金精密铸造叶片和热加工叶片已成功应用到航空发动机上，粉末冶金成形和增材制造技术在复杂构件成形和板材成形上体现出独特优势，但仍需在低成本化和工艺稳定性上进一步提升。

关键词：TiAl 合金；精密成形；精密铸造；铸锭冶金；粉末冶金；增材制造 DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.01.006中图分类号：TG146.2 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)01-0044-11Development Status and Prospect of Precision Forming Technology for TiAl Alloy XIE Hua-sheng , LIU Shi-bing , ZHAO Jun , ZHANG Zhi-yong , BAO Chun-ling(State Key Laboratory of Light Alloy Casting Technology for High-end Equipment, ShenyangResearch Institute of Foundry, Co., Ltd., Shenyang 110022, China)ABSTRACT: As an excellent lightweight and high temperature resistant structural material, TiAl alloy has wide application and development prospect in hot end components for aviation, aerospace, automobile, weapons, etc. However, due to its poor cold and hot workability, low room temperature plasticity and fracture toughness, there are still great obstacles in further engineering. To tap the application potential of TiAl alloy, research institutions and enterprises all over the world have carried out fruitful re-search from material design, microstructure and property regulation to forming process. The work summarized the research pro-gress in precision forming of TiAl alloy in recent years, including investment casting, ingot metallurgy, powder metallurgy and additive manufacturing technology. At present, TiAl alloy investment casting blades and hot working blades have been success-fully applied to aeroengines. Powder metallurgy forming and additive manufacturing technology show unique advantages in complex component forming and sheet metal forming. However, they still need to be further improved in terms of low cost and process stability.KEY WORDS: TiAl alloy; precision forming; investment casting; ingot metallurgy; powder metallurgy; additive manufacturingTiAl 合金是一种新型的耐高温结构材料，具有低密度（3.8~4.2 g/cm 3）、高比强、高比刚、优异的高温抗蠕变和抗氧化等性能，在600~1000 ℃温度下应用极具竞争力。

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。

铌铝金属间化合物制备的研究进展1.引言介绍铌铝金属间化合物的意义及相关研究现状2.铌铝金属间化合物制备方法（1）机械合金化法（2）热处理法（3）物理气相沉积法（4）化学气相沉积法（5）其他制备方法3.铌铝金属间化合物的性质研究（1）结构特征（2）物理性质（3）化学性质（4）力学性质4.铌铝金属间化合物的应用研究（1）高温结构材料（2）电池材料（3）红外探测材料（4）超导材料（5）其他领域的应用研究5.总结与展望总结现有研究成果，展望未来铌铝金属间化合物的发展方向和应用前景。

铌铝金属间化合物制备的研究进展随着材料科学的不断发展，新型的金属间化合物作为一种重要的材料，吸引了越来越多科学家的关注。

其中，铌铝金属间化合物具有一些良好的性质，比如高温强度高、氧化性能优良、硬度高等，已成为当今材料科学领域中的研究热点之一。

铌铝金属间化合物的制备方法主要有机械合金化法、热处理法、物理气相沉积法、化学气相沉积法等多种方法。

机械合金化法是目前最为成熟的铌铝金属间化合物制备方法之一，它利用球磨过程中固体混合物的反应，能够实现原位化合物的合成。

热处理法是一种将两种预制金属的混合物在高温下进行处理，使其形成化合物的方法。

物理气相沉积法和化学气相沉积法则是利用高温下气体分子的反应制备铌铝金属间化合物的方法，这些方法制备出的铌铝金属间化合物具有较为均匀的表面形貌和较高的结晶度。

除了这些制备方法之外，一些新的制备方法也陆续出现。

其中，以分子束外延生长法和反应热化学镀技术为代表的纳米级制备方法，已经成为了铌铝金属间化合物领域的前沿研究方向。

铌铝金属间化合物的性质研究也是该领域的一大热点之一，其具有良好的物理性质、化学性质、力学性质等。

铌铝金属间化合物的结构特征方面，硬球模型的理论研究表明，该化合物的3D晶体结构是由等电子正电子对形成的，具有配位数为12的多面体八方向体结构。

在物理性质方面，铌铝金属间化合物具有良好的热稳定性和电力学特性，这些特性使得其在高温结构材料、电池材料、红外探测材料、超导材料等多个领域都有着广泛的应用前景。

Ti2 AlNb 合金粉末冶金件的热变形行为和环轧过程的模拟研究卢正冠;吴杰;刘羽寅;徐磊【摘要】Powder metallurgy ( PM) Ti2 AlNb alloy billet was prepared by hot isostatic pressing route .To study the blooming behavior of PM Ti 2 AlNb alloy , high temperature compression tests were conducted on Gleeble-3800 thermal-mechanical simulation testing machine .Besides, Simufact finite element (FE) software was also used to simulate the ring rolling process of PM Ti2AlNb alloy, and X-ray Micro Computed Tomography (Micro-CT) method was used to study the pore distribution in actual rolled PM Ti 2 AlNb ring.Results show that the flow stress of PM Ti 2 AlNb alloy reaches to the peak value at a small strain , and is unstable at the beginning process .After compression , O laths inside grain in deformed samples disappear and the presence of α2 phase growth and segregation at the grain boundaries are observed .The phase transformation caused by the changed deformation conditions is the main reason for the flow instability during deformation .The temperature drops and effective strain at the edge of ring increases rapidly , and the deformation is helpful to reduce the porosity of PM Ti 2 AlNb alloy .%采用粉末冶金热等静压工艺制备了Ti2 AlNb合金坯料，为研究其开坯行为，采用Gleeble－3800热机械模拟试验机进行了热压缩试验，另外采用Simufact有限元软件模拟了粉末冶金Ti2 AlNb合金的环轧过程，利用X射线三维成像技术获取并计算了第一次环轧后的孔隙分布。