PDF《TiAl 金属间化合物粉末冶金技术研究进展》

第45 卷第9期稀有金属材料与工程 Vol.

45, No.9

2016 年9月RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING September

2016 收稿日期:2015-09-18 基金项目:新金属材料国家重点实验室开放基金 (2013-ZD06 );

国家自然科学基金 (51471056);

国家重点基础研究发展计划(

973 计划) (2011CB605502) 作者简介:周海涛,男,1988 年生,博士生,哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001,

电话:0451-86418802, E-mail: [email protected] TiAl 金属间化合物粉末冶金技术研究进展 周海涛,孔凡涛,陈玉勇 (哈尔滨工业大学 金属精密热加工国家级重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要:粉末冶金可以避免铸锭冶金过程中出现的宏观偏析、枝晶偏析、化学成分不均匀、组织不一致等缺陷,是制备 TiAl 合金的重要方法.本文综述了近年来国内外 TiAl 合金粉末冶金的研究进展,介绍了预合金法、元素粉末法和机械合金化法

3 种TiAl 粉末制备方法及其各自的烧结方法.同时评述了各烧结方法的优缺点及其制备合金的力学性能,并指出了粉末冶 金制备 TiAl 合金今后有待改善的研究方向. 关键词:TiAl 合金;

粉末冶金;

制备方法;

烧结技术;

力学性能 中图法分类号:TG146.2+ 3;

TF12 文献标识码:A 文章编号:1002-185X(2016)09-2466-07 TiAl 合金熔点高、密度低、比强度高,具有良好的 高温抗氧化性、抗蠕变性能以及良好的导热导电性能, 是750~900 ℃之间极具应用前景的高温结构材料[1-3] . 然而TiAl 合金室温塑性低,高温变形能力差,制约了该合 金的工程化应用.粉末冶金是一种制备 TiAl 合金的重要 方法,可以避免铸锭冶金过程中出现的宏观偏析、枝晶 偏析、化学成分不均匀、组织不一致等缺陷[4] ,且易于添 加合金元素和制备复合材料,可一次制出近净形产品, 解决了加工困难的难题并提高了原料的利用率. 本文主要介绍了预合金法、 元素法和机械合金化法

3 种TiAl 粉末的制备方法及其各自的烧结方法,同时评述 了各烧结方法的优缺点及其制备合金的力学性能.

1 预合金法 TiAl 粉及其成形方法 1.1 预合金法 高质量预合金粉末的制备技术主要有离心雾化 (centrifugal atomization, CA)[5] 、等离子旋转电极雾化 (plasma rotating electrode processing, PREP)[6] 、电极感应 熔炼气雾化(electrode induction melting gas atomization, EIGA) 和等离子熔化感应气雾化(plasma melting induction guiding gas atomization, PIGA)[5] . 雾化技术对粒径分布与孔隙率的影响: CA 粉通常呈 光滑球形, 少量粉末带有行星球, 粉末粒度呈正态分布. PREP 制备的粉末化学成分更均匀,球形度更高,流动 性更好,闭孔颗粒更少且不带有行星球,易于金属包套 装填,多用于热等静压技术进行致密化制坯.而CA 制 备的粉末含有更多的孔隙,当粒子尺寸超过

90 μm 时, 非球形粒子数目明显增多[7] . 随着粒子尺寸的增加, 孔隙 率增加,250~355 μm 的粒子孔隙率达到 0.9%.对粒径在 125~180 μm 的Ti-46Al-9Nb 粉末进行孔隙率测定,测得 PIGA、EIGA、CA (Argon)和CA (Helium)的孔隙率分别 为0.26%、0.52%、0.39%和0.63%[7] . 雾化技术对氮、氧及氩气含量的影响:采用 PIGA、 EIGA 和CA 在相同条件下制备合金粉末,分析表明:① 氮含量与粉末粒径无关,约为 60*10-6 [5] ;

② 氧含量随 着颗粒尺寸降低而增加,当粒径小于