高温TiAl合金热成形技术研究进展.pdf

《高温TiAl合金热成形技术研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、封面文章COVERSTORY高温TiAl合金热成形技术*研究进展寇宏超，程亮，唐斌，宋霖，李金山（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072）[摘要]γ-TiAl合金具有优异的高温性能，是航空发动机650~900℃服役温度区间的重要候选材料。在回顾TiAl合金发展过程与应用现状的基础上，主要介绍了TiAl合金铸锭熔炼、铸造、包套等温锻造、包套热挤压等热加工技术的研究进展，提出了TiAl合金低成本近净成形技术面临的机遇和挑战。关键词：TiAl合金；热加工；近净成形技术DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2016.21.024γ-TiAl合金的密度是镍基高温应

2、用，从铸锭熔炼、精密铸造、塑性成合金的一半，具有低密度、高熔点、高形等几个方面介绍了TiAl合金热加比模量以及抗蠕变、抗氧化、抗燃烧工技术的研究进展。性能优异等特点，是650~900℃温度区间取代高温合金实现减重的重要高温TiAl合金的发展与应用候选材料，对提高航空航天、车辆发TiAl合金的研究始于20世纪[3]动机的推重比和燃油效率具有重要70年代中期，至80年代初筛选出[1-4]作用。随着2006年6月GE公了具有代表性的第一代TiAl合金[9-10]司宣布在GEnx发动机中采用Ti-Ti-48Al-1V-0.1C。该合金断裂4822合金制造第6、7级低压涡轮叶韧性较好，可铸造和机械

3、加工，但室[1，5-7]片，γ-TiAl合金材料及其热成温塑性和冲击性能较低，铸件表面疏形技术再次得到了国内外的广泛重松严重，不能满足发动机部件的要视。求。寇宏超与Ni基高温合金相比，限制第二代TiAl合金同样是由美国工学博士，西北工业大学材料学院TiAl合金应用的最大障碍是成本问空军材料研究所和GE公司共同完教授，博士生导师，先进金属材料精确[4，8]题。一方面，TiAl金属键和共价成的，代表性合金为Ti-48Al-2Cr-热成型技术国家地方联合工程研究中心主任。主要从事高性能钛基合金材键混合的键和方式使其在具有优异2Nb（Ti-4822）和Ti-45Al-2Mn-料及其热成形技术方面

4、的研究。承担[11-15]高温性能的同时，还存在本征脆性、2Nb-0.8vol.%TiB2（45XD），其国家/国防973课题、国家自然科学基加工难度大、成材率低等问题；另一中，Ti-4822室温塑性较高，被认为金、总装预研等科研项目20余项，发表方面，从相组成来看，TiAl合金从室最具工程开发价值。利用Ti-4822学术论文200余篇，获授权发明专利32项。温到接近熔点一直保持长程有序结合金，Howmet公司采用铸造工艺制构，因此加工温度非常高，且显微组备出CF6-80C发动机第5级低压涡*基金项目：国家自然科学基金（51571162）；织和变形特性对温度非常敏感，这就轮叶片毛坯，然后

5、利用电化学方法加国家重点基础研究计划（2011CB605502）；西需要特定的热加工工艺和高温装备工出净尺寸叶片，并于90年代中期北工业大学凝固技术国家重点实验室自主课[13，16]题（121-TZ-2015）。投资。本文结合TiAl合金的发展和完成了发动机试车。24航空制造技术·2016年第21期封面文章COVERSTORY为了进一步提高使用温度，各国下，世界各国针对航空航天发动机等TiAl合金及其复合材料的用量将在学者相继研究了Nb、Ta、W、V、B、C、热端部件为应用目标启动了γ-TiAl航空航天发动机中达到20%~25%Cr、Mn、Mo等合金化元素在TiAl合合金的大型研究计划。

6、美国空天飞左右的份额。2012年美国宇航学报金中的作用，发现添加Nb元素对提机计划（NASP）、美国国防部发展指出：预计TiAl在四代机F-22、阿高高温强度、抗氧化性能和抗蠕变性高性能军用飞机发动机计划、欧盟帕奇武装直升机、战斧式巡航导弹、能非常有益。随着Nb含量的增多，第六框架IMPRESS项目、欧洲ESA军用空天飞机、可重复使用运载器等相继形成了Ti-（46-47）Al-（2-3）的FLP计划（发动机用涡轮叶片的型号中将得到应用，具体应用部件及Nb、Ti-45Al-（5-10）Nb、Ti-（42-制造技术）、欧洲航空运输研究计划数量见表1。44）Al-4Nb-RM（难熔金属）等几种

7、（FESTTP：TiAl合金板材用在热结构类型的TiAl合金，其中高Nb合金和及热保护性系统）、美国高性能涡轮铸锭熔炼β-γ合金被认为是第三代TiAl合发动机技术计划（IHPTET：XTC67/1TiAl合金铸锭熔炼可采用真空金的典型代表。高Nb-TiAl合金是核心机的压气机第一级整体叶盘转自耗电弧熔炼（VAR）或等离子冷床北京科技大学陈国良院士等人最早子和第三级静子叶片采用TiAl合金）炉熔炼（PAM）。真空自耗电弧熔炼[17]提