定向凝固TiAl合金成分?組織?性能研究進展

劉涵，黃宏，宗驍，張富強，梁永鋒，南海，林均品，丁賢飛

定向凝固TiAl合金成分?組織?性能研究進展

劉涵1,2，黃宏1,2，宗驍1,2，張富強3，梁永鋒3，南海1,2，林均品3，丁賢飛1,2

（1.中國航發北京航空材料研究院，北京 100095；2.北京市先進鈦合金精密成型工程技術研究中心，北京 100095；3.北京科技大學 新金屬材料國家重點實驗室，北京 100083）

TiAl合金由于其低密度和高比強度，在航空材料中展現出良好的應用前景。通過定向凝固控制TiAl合金晶體取向，有助于大幅提升合金高溫性能和服役溫度，促進TiAl合金在新一代航空發動機上的應用。綜述了近年來TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?組織?性能關系的研究進展，總結了國內外定向凝固TiAl合金的主要研究單位及研究主題，簡要介紹了定向凝固方法與模殼材料的應用情況。從合金成分角度，分析并總結了α、β相穩定元素和其他常見元素對定向凝固組織和性能的作用；從力學性能角度，介紹了定向凝固高Nb?TiAl合金在高溫拉伸、蠕變、高周疲勞性能上的優勢及相關機理；從定向凝固工藝角度，歸納了生長速率和溫度梯度對合金凝固路徑、片層取向及宏觀、微觀偏析的影響。展望了定向凝固TiAl合金的未來發展方向。

TiAl合金；定向凝固（DS）；成分設計；凝固參數；力學性能

TiAl合金是一種極具前景的輕質結構材料，其密度通常為3.9～4.3 g/cm3。TiAl合金具有優秀的比強度、比剛度、耐蝕性和抗氧化性，其α2/γ全片層組織擁有最佳的綜合力學性能[1-3]。然而，傳統鑄態合金組織片層尺寸與取向分布通常不均勻，導致合金室溫塑性和高溫抗蠕變性較差。……