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粉末冶金TiAl金属间化合物

/powder metallurgy titanium aluminide/
条目作者刘娜

刘娜

最后更新 2023-01-12
浏览 145
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以单质或合金粉末为原料,通过压制成形和烧结制备的具有一定强度的致密钛铝(TiAl)金属间化合物。

英文名称
powder metallurgy titanium aluminide
所属学科
航空宇航科学与技术

采用粉末冶金法可制备组织均匀、细小,合金成分与相组成近于理想设计的各种TiAl金属间化合物材料,且可实现制件的近净成形。

20世纪90年代,美国与德国先后开展了粉末冶金TiAl金属间化合物的研究。美国空军实验室制备出了直径710毫米粉末冶金TiAl金属间化合物锻坯。德国GKSS公司采用粉末冶金技术成功制备出了1600毫米×400毫米×(0.02~1.0)毫米的无缺陷的TiAl金属间化合物板材。随着洁净粉末生产方法的发展和致密化工艺水平的提高,粉末冶金TiAl金属间化合物逐渐成为研究热点。中国对粉末冶金TiAl金属间化合物的研究始于21世纪初。

根据原料粉末不同,粉末冶金技术制备TiAl金属间化合物的方法主要有元素粉末法和预合金粉末法。元素粉末法是采用元素Ti、Al和其他合金化元素(如、铬、钼等),通过冷等静压成形等方式预成形,然后在高温下反应合成并致密化。元素粉末法制备TiAl金属间化合物的成本低,易于添加各种合金元素,成形性好,但是制备的TiAl金属间化合物杂质含量较高,且力学性能较差,实用潜力低。预合金粉末法是以部分合金化或完全合金化的TiAl金属间化合物粉末为原料,经压制成形和烧结而获得TiAl金属间化合物制品的工艺方法(图1)。制备TiAl预合金粉末的主要方法有惰性气体雾化法(gas atomization, GA)及等离子旋转电极雾化法(plasma rotate electrode pulverization,PREP)等。惰性气体雾化法包括等离子感应熔炼定向气雾化(plasma melting induction guiding gas atomization,PIGA,也称作冷壁坩埚雾化)和电极感应熔炼气雾化(electrode induction melting gas atomization,EIGA,也称作无坩埚雾化) (图2)。预合金粉末法致密化成形的TiAl金属间化合物成分均匀性好,氧及杂质含量低,且力学性能优良,已成为粉末冶金制备TiAl金属间化合物的主要研究方向。

 图1 预合金粉末冶金TiAl金属间化合物工艺路线图图1 预合金粉末冶金TiAl金属间化合物工艺路线图


 图2 气雾化TiAl金属间化合物粉末制备技术及雾化粉末形貌图图2 气雾化TiAl金属间化合物粉末制备技术及雾化粉末形貌图

粉末冶金TiAl金属间化合物可广泛应用于航空航天发动机耐热结构件以及高超声速飞行器的翼、壳体等。其应用所带来的结构减重效果,将使航空航天已有装备性能得到突破性进展,减少能源消耗,实现社会可持续发展。


  • 张永刚,韩雅芳,陈国良,等.金属间化合物材料.北京:国防工业出版社,2001.
  • KimY W, Wagner R,Yamaguchi M.Gamma Titanium Almuinides.Warrendale:TMS,1995.

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