變形鈦鋁合金的關鍵技術和研究進展

張 繼

(鋼鐵研究總院 高溫材料研究所，北京100081)

TiAl 金屬間化合物基合金(以下簡稱TiAl 合金)具有優異的高溫比強度，是可滿足航空發動機結構減重需求的一種新型高溫結構材料，其工程化應用的基本條件是具有足夠的室溫塑性和實用的成形技術。

在TiAl 合金的實用化研究初期，熱機械處理一直作為改善鈦鋁金屬間化合物基合金組織的重要工藝途徑，在解決其室溫脆性問題研究中發揮了重要的作用［1，2］。但TiAl 作為一種變形合金應用，需要解決其熱加工工藝性能和變形后組織均勻性較差的問題。有研究發現，當V 含量超過7% (原子分數，下同)時，TiAl 合金中會析出無序的塑性β 相，使其熱壓縮塑性可得到較大幅度的提高［3］。但這種高V含量的TiAl 合金高溫抗氧化性能很差，難以在700℃以上溫度、氧化氣氛中長期工作，而近年來因其優良的熱加工工藝性能又頗受關注［4～6］。兩相TiAl 合金更具高溫力學和抗氧化性能優勢，在工程實際中常用的900 ～1100℃熱加工溫度下，組織通常主要由γ/α2層片團組成，這種層片組織的各向異性很強，層片團間變形的協調性較差［7］。由于初次熱加工后，部分再結晶的層片組織在后續變形過程中變形性能差異更大，以致多次變形后也難以得到完全再結晶的均勻組織［8］。有研究表明，TiAl 合金在高至其α 單相區溫度(＞1300℃)的熱加工性能和變形后組織的均勻性均有大幅度的提高［9］，但溫度很高的熱加工技術很難在實際生產中應用。因而，變形TiAl 合金的工程應用仍期待更加有效、實用的成分優化和工藝措施?！?br>