不同工艺制备的TiAl金属间化合物微观组织特征.pdf

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1、第41卷第11期稀有金属材料与工程Vo1．41，No．1l2012年11月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGNovember2012不同工艺制备的TiAI金属间化合物微观组织特征喻吉良，李中奎，郑欣，韩丈波2(1．西北有色金属研究院，陕西西安710016)(2．哈尔滨工业大学金属精密热加工国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要：使用机械球磨制备细晶Ti／A1复合粉，采用不同的压制工艺，通过反应烧结和等温锻造方法获得不同晶粒尺寸的TiA1金属间化合物。对TiA1金属间

2、化合物的微观组织特征进行了分析，研究了不同制备工艺对其微观组织的影响。结果表明：采用冷等静压630℃反应烧结及等温锻造工艺可以获得晶粒尺寸5～8lam的细晶TiA1金属间化合物；通过普通冷压、1250℃反应烧结与等温锻造后，也能获得近全致密的层片状TiA1金属间化合物，但晶粒尺寸为20～30m。关键词：TiAI金属间化合物；等温锻造；微观组织中图法分类号：TG457文献标识码：A文章编号：1002—185X(2012)11-2054-04TiA1金属间化合物被认为是最具发展前途的轻质备细晶TiAI金属间

3、化合物，研究不同工艺条件下TiA1高温材料，对提高推／重比具有极其重要的作用。TiA1金属间化合物经等温锻造后的微观组织特征。金属间化合物具有更好的高温力学性能、抗蠕变和抗1Ti／Al复合粉的制备氧化性能，还具有低密度、较高的弹性模量，是新一代军用轻质耐热结构材料。然而由于其室温塑性差、选用纯度99．5％、粒度≤147um的Al粉和粒度高温变形抗力大，在常规条件下TiA1金属间化合物极≤50m的Ti粉，按摩尔比1：1在低能混粉机中混合，难塑性变形，是目前拓展它实际应用的主要障碍【。然后用行星式高速球磨机

4、在250r／rain的转速下，分别为了改善TiA1金属间化合物的性能，常采用添加球磨1～10h得到Ti／A1复合粉。图1为不同时间球磨合金元素的方法。添加合金元素一方面可以降低TiA1后粉末的x射线衍射图谱。从图中可以看出，在同一相的有序度，提高位错的活动能力，促进孪生变形；球磨速度下，随球磨时间的增加，Ti、Al的衍射峰半另一方面可以细化晶粒，改善组织均匀性，减少塑性高宽明显增加。表明球磨使Ti、A1组元的晶粒细化，变形时的位错塞积和滑移长度，增加非基本滑移系。随着球磨时间延长，粉末颗粒的尺寸减小。这

5、是因为此外，添加合金元素还可以形成弥散强化及提高其抗随球磨时间的增加，粉末碰撞的几率增高，使碰撞产氧化性L5J。研究表明，TiA1金属间化合物的室温脆性，生的变形量增加，加速了晶粒尺寸的变化进程。是由于它具有面心四方L1。型有序结构，晶体对称性低，滑移系少，在700℃以下，<112>型位错被钉扎。从理论和现有研究结果看，通过细化晶粒的方法，可有效改善材料的塑性。如：Kim等人通过反复热变形．再结晶处理，将TiA1的晶粒尺寸由铸态时的1000um以上细化到25～30m，其室温延性由l％以下提高到3％左右J

6、；Froes等采用快速凝固细化组织，同时添加Cr、Mn等合金元素，将Ti一48A1的室温延性由1％提高到3％以上。但是，上述方法获得的TiA1材料，20／(。)晶粒尺寸最细的一般仍在数十微米以上，对材料塑性的改善作用不够显著，难以获得超塑性【们。图1不同时间球磨后粉末的x射线衍射图谱本实验采用机械球磨与反应烧结相结合的方法制Fig．1X—raydiffractionpaRernsofpowdersmilledforvarioustime收稿日期：2011-11-23作者简介：喻吉良，男，1975年生，博

7、士，西北有色金属研究院新材料研究所，陕西西安710016，电话：029—86231082，E—mailyujilang@sina．corn第11期喻吉良等：不同工艺制备的TiA1金属间化合物微观组织特征·2057·[7]ScottXMao，McMinnNA，WuNQeta1．MaterialsScience[10]JariKeskinen，AndrewPogany,JimRubinetalMaterialsandEngineering[J]，2003，363(1—2)：275ScienceandEngi

8、neeringA[J]，1995，196(1—2)：205[8]DutkiewiczJ，Maziarzw，HeinrichHeta1．MaterialsSuryanarayanaC，SundaresanR，FroesFH．MaterialsChemist~andPhysics[J]，2003，81(2-3)：414ScienceandEngineeringJ]，1992，15O(1)：117[9】SunZhengming，HitoshiHa