CN1360074A - 钛铝合金 - Google Patents

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CN1360074A
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titanium
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CN01140046A
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乔纳森·保罗
弗里茨·阿佩尔
乌韦·洛伦茨
厄林·米夏埃尔
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GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
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GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium

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Abstract

本发明涉及一种采用熔炼和粉末冶金技术制备的钛铝合金,其主要组成为钛、铝和铌。该合金中铝含量的范围为45.5至49原子%。

Description

钛铝合金
技术领域
本发明涉及一种采用熔炼或粉末冶金技术制备的钛铝合金(Titanaluminid)，其主要组成为钛、铝和铌。
背景技术
人们已知这类合金中的一种(DE-OS 197 35 841)。迄今为止，主要采用镍基或铁基金属材料即所谓的高温合金(Superlegierung)作为高温金属材料，但其具有较高的比重。所以通常不用这种材料作为结构元件，因为在例如现代发电设备、汽车或飞机发动机中，结构元件不仅要具有高强度还要有非常低的重量，以改善这些设备和机组的效率。一段时间以来，为了代替高温合金，人们开发和使用了钛铝合金，其比重只有上述高温合金的一半。从技术上讲，钛铝合金是由金属间Υ相(TiAl)和α2相(Ti3Al)构成。这些合金的机械性能取决于这二相的相对体积比，在这一方面，该体积比主要是由铝含量的多少来确定的。该类合金的抗拉强度可通过添加5至10原子％(原子百分比)的铌而得到明显改善；对此，DE-OS 197 35 841中已作了阐述。这种合金由于非常高的抗拉强度而显得尤为杰出，就比重而言，其性能超过了高温合金。这种含铌合金的良好的抗拉强度是基于该合金中有高体积份额的α2(Ti3Al)。然而，α2(Ti3Al)相在高于700℃的应用温度下，容易分解而转换成Υ(TiAl)相。这将导致大的结构变化，而这在高温下对合金的机械性能是极其不利的。在这些条件下合金材料表现出特别高的蠕变变形，使其不能被应用到许多领域中。此外，与此相关联的材料的组织结构变化导致它的脆化，而这又对由这种材料制备的元件在低温下的载荷产生极为不利的影响。
为了改善钛铝合金蠕变强度(Kriechfestigkeit)和组织结的稳定性，迄今为止，对上述合金化合物组织结构的优化主要是通过适当的热处理而进行的。这可通过引入所谓的片状结构而予以实现。然而，片状结构在长时间的负荷下又再次转变为球状结构，也就是说又转变回热处理前的起始结构。此外还有，片状结构合金在中、低温下显示出脆性，这极大地限制了其在工程技术上的可应用性。
发明内容
所以，本发明的任务就是制备出没有这些缺点的钛铝合金，也就是说制备出不仅在高温下而且在低温下具有较高耐热性的合金，该合金也具有较高的耐氧化能力和较高的抗蠕变能力，而且根据发明的合金还应制备简便、成本低以及和加工处理比较简单。
根据本发明，可通过如下合金成分来实现上述任务，即合金中的铝含量在45.5和49原子％之间。
本发明技术方案的优点在于，采用本发明所选择的组成，能制备出在高温下具有好得多的强度的钛铝合金。与DE-OS 197 35841中的钛铝合金相比，本发明合金中较高的铝含量具有意想不到的、更高的抗氧化能力。本发明合金的另一个优点是其密度可以更小，原材料价格相对更低。采用本发明方案的再一个优点是基于上述的优点，钛铝合金的应用范围显著扩大。
根据本发明一优选的实施方案，本发明的合金中也可以含有硼，在合金中优选的硼含量范围为0.1至0.5原子％。添加硼有利于形成稳定的析出(Ausscheidung)，而这有助于本发明合金的机械硬化(Haertung)和组织结构的稳定化。
根据本发明另一优选的实施方案，本发明的合金中含有碳，而且优选的碳含量范围为0.1至0.8原子％。添加的碳，可能和上述的添加硼一起，有利于形成稳定的析出，而这又会有助于本发明合金的机械硬化和组织结构的稳定化。
最后，本发明合金中优选的铌含量范围为4至10原子％，这可以显著地改善合金的抗拉强度。
附图说明
参见附图，本发明可以得到更清楚地阐述。该附图显示的是本发明合金的屈服应力随铝含量的变化而变化的情况。
在图中以Ti-aAl-nNb-cC-bB类型的合金为起始合金，式中系数视为浓度区间，a＝45.5-49、n＝4-10、c＝0.1-0.8和b＝0.1-0.5原子％；在上述的区间中，图中的曲线点选择了n＝10、b＝0.2和c＝0.2。图中含有室温下和在900℃下的强度值。此外，图中也给出了DE-OS 197 35 841中钛铝合金的强度值，该钛铝合金的组成为Ti-45Al-10Nb-0.2C-0.2B(也以原子％计)。
如图中所示，在室温下，本发明的合金在铝浓度高达47原子％时，其屈服应力几乎相同，大约为1000MPa，超过了这个浓度值后其屈服应力明显下降；在900℃时，屈服应力首先随着铝浓度的增大而明显增大，在大约47原子％时达到最大值，然后对Ti-45Al-10Nb-0.2C-0.2B合金所测得的强度值又开始下降。这个观测结果说明，含铌钛铝合金的高温屈服应力对铝含量非常敏感。添加碳和硼会导致形成稳定的析出，这有助于合金的机械硬化和组织结构的稳定化。
从图中看出，采用本发明的合金，在高温下可以得到高得多的合金强度。与同类铝含量较高的合金相比，本发明的合金在铝含量较高时具有更好的抗氧化能力。本发明合金的其它优点是密度较低、生产成本较低以及应用范围更加扩大。
通过传统的冶金学中的熔炼-或浇铸方法或众所周知的粉末冶金法能够制备出本发明的合金。也可通过等热压固法、热处理法、热锻法和热挤压法或这些方法的联合使用，对本发明的合金进行变形即进一步加工处理。

Claims (6)

1、一种采用熔炼和粉末冶金技术制备的钛铝合金，该合金的组成主要为钛、铝和铌，其特征在于，该合金中的铝含量范围为45.5至49原子％。
2、如权利要求1所述的合金，其特征在于，该合金中含有硼。
3、如权利要求2所述的合金，其特征在于，该合金中硼含量的范围为0.1至0.5原子％。
4、如权利要求1至3之一所述的合金，其特征在于，该合金中含有碳。
5、如权利要求4所述的合金，其特征在于，所述的碳含量的范围为0.1至0.8原子％。
6、如权利要求1至5之一所述的合金，其特征在于，该合金中铌含量的范围在4至10原子％。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100465311C (zh) * 2007-07-12 2009-03-04 北京科技大学 一种制备高铌钛铝多孔材料的方法
CN102234063A (zh) * 2011-04-15 2011-11-09 王宏贵 一种承吊销
CN104328311A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 西北工业大学 具有过包晶凝固特征的抗热裂型中铌铸造TiAl合金
CN107699738A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 成都露思特新材料科技有限公司 一种细晶TiAl合金及其制备方法、航空发动机、汽车

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004056582B4 (de) * 2004-11-23 2008-06-26 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
EP3249064A1 (de) 2016-05-23 2017-11-29 MTU Aero Engines GmbH Additive fertigung von hochtemperaturbauteilen aus tial

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2679109B2 (ja) * 1988-05-27 1997-11-19 住友金属工業株式会社 金属間化合物ＴｉＡ▲ｌ▼基軽量耐熱合金
CA2025272A1 (en) * 1989-12-04 1991-06-05 Shyh-Chin Huang High-niobium titanium aluminide alloys
US5082624A (en) * 1990-09-26 1992-01-21 General Electric Company Niobium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculations
DE4215194C2 (de) * 1992-05-08 1995-06-29 Abb Patent Gmbh Hochwarmfester Werkstoff
DE19735841A1 (de) * 1997-08-19 1999-02-25 Geesthacht Gkss Forschung Legierung auf der Basis von Titanaluminiden

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100465311C (zh) * 2007-07-12 2009-03-04 北京科技大学 一种制备高铌钛铝多孔材料的方法
CN102234063A (zh) * 2011-04-15 2011-11-09 王宏贵 一种承吊销
CN104328311A (zh) * 2014-10-30 2015-02-04 西北工业大学 具有过包晶凝固特征的抗热裂型中铌铸造TiAl合金
CN107699738A (zh) * 2017-09-29 2018-02-16 成都露思特新材料科技有限公司 一种细晶TiAl合金及其制备方法、航空发动机、汽车

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