真空脫氣對粉末冶金Ti2AlNb合金力學性能的影響

吳 杰，姚利盼，盧正冠，李一平，崔瀟瀟，徐 磊

(1. 中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016)(2. 中國航發四川燃氣渦輪研究院，四川 成都 610500)

近年來，隨著航空工業的發展，輕質高強Ti2AlNb合金成為國內外先進航空發動機復雜構件的優選材料之一[1-3]。航空發動機復雜構件通常采用精密鑄造或鍛造+機加工工藝成形。Ti2AlNb合金的合金化程度高(高熔點Nb元素質量分數超過40%)，化學活性強，幾乎能與所有坩堝材料發生反應，精密鑄造難度極大，而且冶金缺陷會隨機出現，對模殼的制備、穩定性控制、料漿壽命、導熱性控制提出了巨大挑戰。若利用分體鍛造—數控加工—焊接工藝制造Ti2AlNb合金復雜構件，一方面，內部型腔的焊瘤無法徹底去除，會影響氣動效率；另一方面，由于焊縫與母材的顯微組織和綜合力學性能存在差異，會造成組件安全系數降低[4-6]。粉末冶金近凈成形又稱“粉末鑄造”，在歐美等地被稱為“精密鑄造”的升級版，能夠徹底解決精密鑄造存在的縮孔、疏松、成分偏析等技術難題以及鍛件焊接困難等諸多問題[7-9]。

目前，對粉末冶金工藝制備Ti2AlNb合金的研究主要集中在熱等靜壓工藝參數(時間、溫度、壓力)、后續熱處理制度對材料性能的影響等方面，而針對粉體材料本身特性對粉末合金性能影響的研究較少，比如材料表面狀態、粉體本身質量等[10,11]。Ti2AlNb粉末既可以用于有缺陷鑄件的補焊，也可以采用先進的材料制備技術如機械合金化、粉末熱等靜壓、放電離子燒結、自蔓延高溫合成、增材制造等方法將其制備成塊體材料?！?br>