室温延性% 10～20 2～7 1～3 3～5

1.2  TiAl 合金的研究与应用现状

TiAl合金的优良性能特点是低密度，高比强度，高弹性模量等，并且在保持高温高强度和高温刚度的同时具有良好的抗蠕变和耐腐蚀性能，所以一般认为，TiAl基合金是最有潜力广泛应用在燃气轮机、汽车耐热结构部件和最重要的航空航天发动机叶片制造方面的材料[5]。文献综述

早在二十世纪七十年代，美国就已经投入巨资对TiAl基合金进行大规模研究，并在某些结构部件的研究上取得了突破[6]：第一代 TiAl 基合金是由 Pratt-Whitney 公司及美国空军材料研究院一同开发的，成分是Ti-48Al-1V-0.3C，这种合金在室温下的材料塑性为2%，不过其断裂韧性却仅为12MPa，由此可看出第一代TiAl基合金拥有这糟糕的力学性能，离其实际应用还有一段距离；第二代TiAl基合金是由通用电气(GE)公司和美国空军材料研究院共同开发的，成分是Ti-48Al-2(Cr，Mn)-2Nb，这种合金是由(α2+γ)双相显微组织构成的，因为这个原因，该合金的室温塑性、断裂韧性、强度和延展性均有不同程度的提升，再此基础上进行着不断地改进，第二代合金的应用范围已经相当广泛；第三代和第四代TiAl基合金是在二代基础上研发的，研究人员通过加入B、C、Si、O等间隙元素或加入其它重金属元素的方法来细化晶粒、提升TiAl基合金的工作温度和综合性能，并且取得了显著成效，在细化合金晶粒的同时合金的拉伸性能、抗蠕变性和断裂韧性均大幅改善。下表1.2表示的是数种代表性的TiAl基合金成分。

表1.2  几种具有代表性的 TiAl 合金[7] 

合金成分 制备工艺 研究者

第一代 Ti-48Al-1V-0.3C 实验室研究 M.Blackbum

第二代 Ti-48Al-2Cr(Mn)-2Nb 铸造合金 S.C.Huang

Ti-46Al-3.5Nb-0.2W 锻造合金 Y.W.Kim

Ti-47Al-2W-0.5Si 铸造合金 ABB 公司

第三代 Ti-47Al-5(Nb,Cr,Ta） 铸造合金 GE 公司

Ti-47Al-3.5(Nb,Cr,Mn)-0.8(B,Si) 铸造合金 GKSS 研究所

Ti-(45-47)Al-2Cr(Mn)-2Nb+0.8vol%TiB2 铸造XD Howmet

第四代 Ti-(45~47)Al-(1~2)Cr-（1~5)Nb 

-(0~2)(W,Ta,Hf,Mo,Zr)-(0~0.2)B

-(0.03~0.3)C-(0.03~0.2)Si-(0.1~0.25)O 锻造合金 Y.W.Kim

    除美国的研究外，位于欧洲的航空运输研究计划(FESTIP)即在未来重点发展的研究项目也涵盖了诸如“ TiAl 合金板材在高温结构中的工程应用”之类的课题[8]；在汽车相关行业，汽车发动机阀门和涡轮机叶轮已经开始尝试应用TiAl基合金，在传统的汽车行业中引起了普遍关注[9]。

1.3  TiAl基合金的组织结构

1.3.1  TiAl基合金的组织 来!自~751论-文|网www.751com.cn