Banner

Industry

Ti-Al金属间化合物

Apr 22, 2016

Ti-Al金属间化合物




由于含有大量铝和共价键的组分,TiAl金属间化合物的密度低,使用高温,具有优异的高温性能,在航空航天领域具有重要的应用价值。 目前,Ti-Al金属间化合物的研究重点是TiAl合金和Ti2AlNb合金。



由于添加Nb,Ti2AlNb合金的密度略高于钛合金,但温度可达650℃-700℃,可部分替代高温合金。 金属,钢铁研究所等单位在Ti2AlNb合金上,其热加工技术取得重要进展,并开发了Ti2AlNb合金,目前主要优化成分,改进加工技术研究,积极开展Ti2AlNb合金合金钣金成型在航空航天工程领域的应用研究。



但Ti2AlNb合金仍然具有温度低于材料的缺点,不能代替高温合金。 TiAl合金不占镍基合金50%的比例,使用温度可达700-900℃,具有重量轻,强度高,耐腐蚀,耐磨,耐高温等优点,航空航天等重要替代材料领域。


经过十多年的研究,阻碍了TiAl合金应用中的一些缺陷,逐渐改善,如TiAl合金在室温塑性低,800℃以上高温抗氧化不足,抗拉强度/塑性断裂和抗蠕变性与异常关系在一定程度上有所改善。


近年来,关于TiAl合金的国内外关键研究问题已经从材料形成和应用转变为材料。 GE公司2007年宣布,铸造Ti-48-2-2低压压缩机叶片将在波音787飞机发动机GEnx-1B上大量应用,已通过测试和资质认证。


这将是TiAl合金在航空发动机中的首个主要应用。 采用TiAl合金铸造刀片,发动机直接减重800磅。 美国国防部在“高性能涡轮发动机技术(IHPTET)”项目中提出了15-20推力重量比的发展,降低了50%的高性能发动机的质量,材料和制造过程的贡献将达到50%至70%美国NASA预测,到2020年,TiAl合金在飞机发动机中的应用可能达到20%,同时,TiAl合金对于用作先进推进系统,热结构,热保护系统(TPS)。


TiAl合金板已被列为美国主要航空公司计划的候选材料,包括可重复使用的运载火箭,美国航空航天局未来的飞机x,联合打击战斗机,X-38Crew救援车,军用太空飞机和超音速运输等。


另外,在汽车行业,TiAl合金铸造阀已经成功应用于公式1赛车发动机,三菱重工有大量的铸造TiAl涡轮增压器被用于Lancer Evolution系列的汽车发动机。 TiAl合金在汽车发动机中的应用对减重,降噪,减少废气污染,降低燃油消耗,增加启动速度,延长使用寿命和可靠性具有重要意义。



我国研究机构正在研发TiAl合金材料,精密铸造,近等温锻造,轧制,热挤压,粉末冶金等领域。 北京科技大学高Nb TiAl合金,中央钢铁研究所,中国科学院金属精密铸造研究所,中南大学粉末冶金学院,北京航空材料研究所热挤压有自己的材料和工艺特性。 哈尔滨工业大学TiAl合金铸造,精密铸造,热处理,热机械加工,钣金轧制理论和技术进行了系统的,率先开发最大尺寸的铸锭,锻造坯料和板材,并从复合材料薄壁铸件。 然而,中国和外国在应用TiAl合金方面,在航空航天领域仍然存在很大的差距,TiAl合金成分尚未得到应用。



一般来说,TiAl金属间化合物成分的应用研究是我国现阶段的主要目标,也要加强与应用部门的交流与沟通,改变设计思路和方法,从设计到实现制造原创创新的一个组成部分。