激光熔化沉积TiAl合金组织形成规律及其力学性能的研究(2)
1.1 TiAl 合金介绍1.1.1 TiAl 合金的性能TiAl合金是一种轻质的金属间化合物，具有低密度（3.9～4.2g/cm3）、高比强度、高熔点（>1460℃）、高弹性模量（160～180GPa），在高温条件下，有很好的抗氧化能力和抗蠕变性（900℃）[4-7]。TiAl合金可应用于航空、航天及车用发动机，能通过减轻自重来提高发动机的工作效率，是Ni基高温合金理想的替代材料。表1.1 是TiAl合金与其他合金的性能对比，从表中可以看出：TiAl合金室温塑性较低，但是其比强度优于常规的钛合金、与 Ni 基合金相当，然而密度却不及其二分之一。低密度且同时具备良好的高温性能是TiAl合金最大优势。表1.1 TiAl基合金与其他合金的性能对比[8]性能 Ti合金 Ti3Al基合金 钛铝基合金 Ni基合金结构 Hcp/bcc Do19 L10 Fcc密度/g.cm-34.5 4.0-4.7 3.7-3.9 7.9-8.5弹性模量/Gpa 95～115 110～145 160～180 206屈服强度/Mpa 380～1150 700～990 350～600 800～1200抗拉强度/Mpa 480～1200 880～1140 440～700 1250～1450抗蠕变极限/℃ 600 750 750～950 800～1090抗氧化极限/℃ 600 650 800～950 870～1090δ5，室温/% 10.0～25 2.0～10 1.0～4 3.0～25δ5，高温/（%/℃） 12～50 10～20/660 10～60/870 20～80/870拥有广泛的应用前景的TiAl合金是由γ-TiAl和α2-Ti3Al两相组成的合金。其中，显微组织中一定体积的α2相以各种形态分布在γ相基体上。由于TiAl合金的塑性会受到含氧量的影响，而氧在α2相中的溶解度较高， 因此双相TiAl合金的室温塑性比之单相TiAl合金都有不同程度上的提高。本文提到的TiAl合金均代表双相TiAl合金。二元相图如图1.1所示。γ-TiAl中Al含量一般在42%～48%之间。