變形TiAl合金研究進展

陳玉勇， 崔 寧， 孔凡濤

(哈爾濱工業大學 材料科學與工程學院，哈爾濱150001)

為滿足當前航空航天飛行器減重的要求，迫切需要發展新型輕質高溫結構材料來替代目前較重的鎳基合金。TiAl 合金具有密度低(ρ=3.9 ～4.2g/cm3)、強度高和抗氧化能力好等優點，是目前最具應用前景的高溫結構材料之一［1］。經過多年發展，鑄造TiAl合金在國外已經開始工程化應用。1999年，日本三菱公司將研制的TiAl 合金渦輪增壓器應用于Lancer汽車中，首次成功實現了TiAl 合金的商業化應用［2］。2007年，美國波音航空公司宣布未來會將鑄造低壓渦輪葉片(Ti－(47 ～48)Al－2Cr－2Nb)應用于波音787飛機的發動機(GEnx－1B)中［3］。

目前，國內外許多研究機構都在積極開展變形TiAl 合金的研究工作，并取得一定進展。對變形TiAl 合金的研究主要集中在合金化和熱加工技術等方面。通過多年合金化研究，人們對不同元素的作用和含量控制有了較深認識。TiAl 合金熱加工技術的研究對改善熱加工性、拓寬熱加工工藝窗口具有重要意義。近年來，美國空軍實驗室、日本三菱重工、奧地利Plansee 公司、德國GKSS 研究中心以及國內研究機構均開展了TiAl 合金的鍛造、擠壓和軋制技術研究，發展鑄錠冶金法和粉末冶金法等TiAl合金熱加工技術［4］。本工作系統總結近年來變形TiAl 合金在合金化、熔煉、熱加工、粉末冶金以及后續熱處理等方面的研究進展。

1 合金化的研究進展

合金化是改善TiAl 合金熱加工性和力學性能的重要手段。經過幾十年的發展，合金化研究取得一定成果，發展了三類典型的TiAl 合金［3］:傳統的γ－TiAl 合 金、高 鈮TiAl 合 金 以 及 新 型β－γ TiAl合金。……