高溫金屬結(jié)構(gòu)材料課件

第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料3.1引言航空材料特點(diǎn)：可靠性比強(qiáng)度和比剛度高耐高溫抗疲勞耐腐蝕長(zhǎng)壽命低成本3.1引言航空材料特點(diǎn)：3.2航空航天高溫結(jié)構(gòu)部件的工作特點(diǎn)及對(duì)材料的要求3.2.1高溫結(jié)構(gòu)部件的使用特點(diǎn)3.2航空航天高溫結(jié)構(gòu)部件的工作特點(diǎn)及對(duì)材料的要求3.2.第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件美國(guó)國(guó)防部要求新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)除保證超音速巡航和超低空突防等能力外，還要求發(fā)動(dòng)機(jī)：F119就是在這種背景條件下研制成功的第一臺(tái)全新設(shè)計(jì)的西方第四代航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)國(guó)防部要求新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)除保證超音速巡航和超低空突防等燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片材料性能：高的抗氧化能力（即高的熱穩(wěn)定性）足夠的熱強(qiáng)性（即能在更高的溫度下具有抗蠕變和斷裂的能力）滿意的塑性和韌性；更高的熱疲勞性（即對(duì)能引起熱應(yīng)力的熱交換的敏感性要低）足夠高的低循環(huán)疲勞強(qiáng)度良好的耐蝕能力（保持葉片的空氣動(dòng)力性能）高的導(dǎo)熱性和低的熱膨脹系數(shù)良好的工藝性能（即良好的焊接性能，鍛造性能及鑄造性能等）燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片材料性能：高的抗氧化能力（即高的熱穩(wěn)第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件三高：高推重比，高壓比，高渦輪前溫度三高：高推重比，高壓比，高渦輪前溫度60年代末，發(fā)動(dòng)機(jī)部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)經(jīng)歷了由強(qiáng)度估算到損傷容限設(shè)計(jì)的發(fā)展階段。第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件3.2先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)原則3.2先進(jìn)高溫結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)原則第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件：壓氣機(jī)、機(jī)匣、渦輪、噴嘴、燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件：高溫及應(yīng)力作用下，材料的組織結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，如高溫合金中發(fā)生的顯微結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，包括：金屬間相的析出相的分解相的聚集和粗化相的溶入和再析出有序－無(wú)序轉(zhuǎn)變材料氧化應(yīng)力－腐蝕裂紋高溫及應(yīng)力作用下，材料的組織結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，如高溫合金中發(fā)第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件發(fā)動(dòng)機(jī)材料服役環(huán)境：高溫高載荷高氧化腐蝕高性能重量比高可靠性高壽命選擇材料的出發(fā)點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)材料服役環(huán)境：選擇材料的出發(fā)點(diǎn)：第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件3.3高溫鈦合金3.3.1高溫鈦合金的應(yīng)用概況近α鈦合金β鈦合金近β鈦合金3.3高溫鈦合金3.3.1高溫鈦合金的應(yīng)用概況第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件3.3.2高溫鈦合金合金化歷程

英美1954年美國(guó)Ti-6Al-4V350－450℃60年代Ti-6246Ti-6242450－500℃70年代Ti-6242S英國(guó)IMI679和IMI685500℃70～80年代期間IMI829、IMI834和Ti-1100近600℃俄羅斯早期BT3-1400－500℃1958年BT8、BT9450－500℃后來(lái)BT18T、BT19Y、BT36600℃3.3.2高溫鈦合金合金化歷程英美3.3.3新型高溫鈦合金的發(fā)展思路提高鈦合金耐熱性的兩個(gè)障礙：一、蠕變二、熱穩(wěn)定性3.3.3新型高溫鈦合金的發(fā)展思路提高鈦合金耐熱性的兩個(gè)障礙什么是金屬的蠕變?

金屬材料長(zhǎng)期在不變的溫度和不變的應(yīng)力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。產(chǎn)生蠕變所需的應(yīng)力，甚至可以小于材料的彈性極限。由于金屬蠕變的累積，使金屬部件發(fā)生過(guò)量的塑性變形而不能使用，或者蠕變進(jìn)入到了加速發(fā)展階段，發(fā)生蠕變破裂，均會(huì)使部件失效損壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重事故。什么是金屬的蠕變?

金屬材料長(zhǎng)期在不變的溫度和不變的應(yīng)力作用熱穩(wěn)定性問(wèn)題所謂熱穩(wěn)定性問(wèn)題是指合金在高溫下長(zhǎng)期熱暴露后因內(nèi)部析出脆化相和表面被氧化而變脆。熱穩(wěn)定性問(wèn)題所謂熱穩(wěn)定性問(wèn)題是指合金在高溫下長(zhǎng)期熱暴露后因內(nèi)影響熱穩(wěn)定性因素：首先，追求強(qiáng)度而采取的高合金化，促使生成非平衡亞穩(wěn)組織，合金長(zhǎng)時(shí)間工作后脆性相析出，導(dǎo)致不穩(wěn)定；高溫下氧的滲入，在合金表面形成一個(gè)富氧層，導(dǎo)致了合金表面的不穩(wěn)定。影響熱穩(wěn)定性因素：首先，追求強(qiáng)度而采取的高合金化，促使生成非Si－提高高溫抗蠕變性稀土－強(qiáng)化基體；細(xì)化晶粒，提高抗疲勞性，改善熱穩(wěn)定性。Gd2％－強(qiáng)度、塑性和蠕變性能的最佳配合Y－改善熱穩(wěn)定性和抗蠕變性能。Si－提高高溫抗蠕變性新的合金元素應(yīng)具備這樣的條件：在中應(yīng)該具有較大的溶解度，并有較好的強(qiáng)化作用，但形成相的傾向要比Al、Sn小得多，盡可能避免帶來(lái)組織不穩(wěn)定。目前，探索到的新合金有Ga、Zn、Pb、Sb、Bi等。新的合金元素應(yīng)具備這樣的條件：在抗氧化性涂層滲鋁涂層Pt、Au涂層

抗氧化性涂層滲鋁涂層3.3.4阻燃鈦合金鈦合金的自燃特性美國(guó)ALLOYC(Ti-35V-15Cr)俄羅斯BTT－1和BTT－3。我國(guó)，Ti－40，Ti43.3.4阻燃鈦合金鈦合金的自燃特性第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件阻燃合金元素Cr鉻、釩、鉬絕熱燃燒溫度低于純鈦，可抑制燃燒蔓延。阻燃合金元素Cr3.3.5鑄造熱強(qiáng)鈦合金鑄造α鈦合金Ti-6Al-4VTi-6Al-2Sn-4Zr-6Mo400℃Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo500℃3.3.5鑄造熱強(qiáng)鈦合金鑄造α鈦合金三種型殼系統(tǒng)純石墨型殼系統(tǒng)：導(dǎo)熱率高，易產(chǎn)生流痕和澆不足缺陷。鎢面層型殼系統(tǒng)：原材料昂貴、來(lái)源困難、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。氧化物陶瓷型殼系統(tǒng)：原材料來(lái)源豐富，能夠澆注形狀復(fù)雜、薄壁鑄件。三種型殼系統(tǒng)純石墨型殼系統(tǒng)：導(dǎo)熱率高，易產(chǎn)生流痕和澆不足缺陷鑄造β鈦合金Ti153合金：時(shí)效效果好，拉伸強(qiáng)度高，有與Ti－6Al－4V相同的斷裂韌性和更好的疲勞性能。鑄造β鈦合金Ti153合金：時(shí)效效果好，拉伸強(qiáng)度高，有與Ti3.4鎳基高溫合金3.4.1高溫合金高溫合金的基本要求：1、具有較高的熱穩(wěn)定性，即在高溫下具有抗腐蝕能力2、具有高的熱強(qiáng)度。即在高溫下具有高的抵抗塑性變形和斷裂的能力。3、具有良好的工藝性能。即在冶煉、鑄造、熱壓、焊接和切削加工等方面，要有滿意的工藝性。3.4鎳基高溫合金3.4.1高溫合金熱強(qiáng)度及其指標(biāo)1、蠕變強(qiáng)度2、持久強(qiáng)度3、高溫短時(shí)強(qiáng)度和高溫疲勞強(qiáng)度熱強(qiáng)度及其指標(biāo)1、蠕變強(qiáng)度提高熱強(qiáng)性的途徑從熱穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，主要是加鉻提高抗蝕性。從熱強(qiáng)度方面來(lái)說(shuō)：1、用熔點(diǎn)較高的金屬作為高溫合金的基體。2、對(duì)基體金屬進(jìn)行合金化：強(qiáng)化基體，提高再結(jié)晶溫度；加入合金元素強(qiáng)化晶界。3、利用鑄造組織。4、熱處理。提高熱強(qiáng)性的途徑從熱穩(wěn)定性方面來(lái)說(shuō)，主要是加鉻提高抗蝕性。3.4.2鎳基高溫合金和合金化原則3.4.2鎳基高溫合金和合金化原則γ‘相的強(qiáng)化作用γ‘相的強(qiáng)化作用第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件改善晶界偏析的兩種途徑:第一，50年代后期,將大氣熔煉改成真空熔煉，減低損害合金性能的化學(xué)偏析、脆性金屬間化合物或低熔點(diǎn)共晶的數(shù)量。其次，發(fā)展定向凝固技術(shù)以形成柱晶的高溫合金而消除弱的橫向晶界。隨后發(fā)展了單晶技術(shù)。改善晶界偏析的兩種途徑:第一，50年代后期,將大氣熔煉改成真第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件3.4.2鑄造高溫合金產(chǎn)生背景：20世紀(jì)60年代，變形高溫合金中鋁、鈦、鉻、鉬、鎢的含量不斷提高，塑性變形阻力增大，難以進(jìn)行鍛造、軋制等熱加工，或者在加工過(guò)程中出現(xiàn)熱裂紋和崩裂。鑄造高溫合金可以熔人更多的固溶強(qiáng)化元素和第二相強(qiáng)化元素，使工作溫度達(dá)到1000℃左右，超過(guò)變形高溫合金50－100℃。鑄造高溫合金通過(guò)精密鑄造工藝較容易制成空心或多孔型葉片，通過(guò)對(duì)流和氣膜冷卻，進(jìn)一步提高了材料的工作溫度。3.4.2鑄造高溫合金產(chǎn)生背景：等軸晶定向柱晶單晶等軸晶定向柱晶單晶1、普通鑄造形成等軸晶，晶界多，結(jié)合強(qiáng)度差采用細(xì)晶鑄造改善晶界性能：機(jī)械振動(dòng)法化學(xué)法1、普通鑄造形成等軸晶，晶界多，結(jié)合強(qiáng)度差2、定向鑄造和單晶鑄造定向鑄造－形成并列的柱晶，消除橫向晶界。針對(duì)渦輪葉片。定向鑄造特點(diǎn)：控制鑄型的散熱方向和冷卻梯度，使熔融金屬由葉片的一端向另一端逐漸凝固。使工作溫度提高約50℃，疲勞壽命提高10倍以上。2、定向鑄造和單晶鑄造定向鑄造－形成并列的柱晶，消除橫向晶界單晶鑄造消除晶界控制熔融金屬在鑄型內(nèi)的散熱條件，只允許一個(gè)優(yōu)選的柱晶長(zhǎng)大。單晶鑄造消除晶界定向及單晶技術(shù)的簡(jiǎn)單發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代，美國(guó)惠普公司研制出高溫合金定向凝固工藝，標(biāo)志著葉片合金的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新階段。70年代，美國(guó)已將定向凝固渦輪葉片、導(dǎo)向葉片投入航線使用。80年代以來(lái)，單晶葉片的發(fā)展更為迅速。定向及單晶技術(shù)的簡(jiǎn)單發(fā)展歷程20世紀(jì)60年代，美國(guó)惠普公司研定向凝固和單晶渦輪零件的優(yōu)越性：優(yōu)越的高溫蠕變強(qiáng)度；抗熱疲勞性能；較長(zhǎng)的蠕變壽命；優(yōu)異的中溫塑性；好的薄壁性能。定向凝固和單晶渦輪零件的優(yōu)越性：優(yōu)越的高溫蠕變強(qiáng)度；單晶高溫合金特征（與定向相比）：一是無(wú)晶界，因而不需要加入晶界強(qiáng)化元素。二是Mo、Ti、W、Cr、Co等難熔元素含量增加，因而高溫性能提高。單晶高溫合金特征（與定向相比）：國(guó)外單晶合金的發(fā)展：起步：1975年，Jackson研究M－M200合金，確定γ’合金化的基本思路是提高合金初熔溫度和增加合金中γ’相的體積百分?jǐn)?shù)。第一代：PWA1480，去除了晶界強(qiáng)化元素，增加了大量的高熔點(diǎn)元素Ta等，因而提高了合金的初熔溫度和蠕變強(qiáng)度。之后，美國(guó)Canon等公司及英國(guó)羅.羅公司，CMSX－2、Rene’N4、SR99，1040℃國(guó)外單晶合金的發(fā)展：起步：1975年，Jackson研究M－第二代：PWA1484，加入了3％左右的錸，進(jìn)行γ基體固溶強(qiáng)化，阻止γ’粗化。1070℃。還有PWA1487、CMSX－4、Rene’N5。第三代：Rene’N6和CMSX－10為代表，1100℃。成分特點(diǎn)：一是錸含量提高到6％，抑制了強(qiáng)化相的粗化，起到強(qiáng)化γ’相的作用；二是難熔合金元素總量高達(dá)20％以上，進(jìn)一步提高高溫蠕變強(qiáng)度。第二代：PWA1484，加入了3％左右的錸，進(jìn)行γ基體固溶強(qiáng)國(guó)內(nèi)單晶高溫合金的發(fā)展DZ4－－我國(guó)第一個(gè)用于現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)投入航線使用的定向單晶高溫合金。DD3－－我國(guó)第一個(gè)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的單晶合金。IC－6－－我國(guó)第一個(gè)進(jìn)入工程化應(yīng)用階段的金屬間化合物基定向凝固高溫合金DZ38G和DD8也是我國(guó)研制的定向合金和單晶合金，抗腐蝕性好。國(guó)內(nèi)單晶高溫合金的發(fā)展DZ4－－我國(guó)第一個(gè)用于現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)投入定向共晶自生技術(shù)定向共晶高溫合金：定向凝固條件下，合金與纖維或?qū)悠瑺顝?qiáng)化相從合金熔體中同時(shí)生長(zhǎng)并在凝固后保持規(guī)則排列的合金。又稱“原生復(fù)合材料”?；w相：鎳基或鈷基合金強(qiáng)化相：TaC、NbC、Cr3C2等碳化物纖維，α－Mo纖維及Ni3Nb層片。使用溫度：高出高溫合金10～110℃。定向共晶自生技術(shù)定向共晶高溫合金：定向凝固條件下，合金與纖維合金超純化采用先進(jìn)熔煉工藝。高溫合金主要采用真空感應(yīng)、電渣、電弧重熔的3次熔煉工藝；鈦合金主要采用電子束和等離子束冷膛熔煉，然后采用真空電弧重熔。合金超純化采用先進(jìn)熔煉工藝。高溫合金主要采用真空感應(yīng)、電渣、3.4.3粉末冶金高溫合金粉末冶金法的優(yōu)點(diǎn)：可獲得近終形零部件容許提高合金元素的含量，導(dǎo)致較高的強(qiáng)度可使合金具有均勻的顯微組織和化學(xué)成分，避免宏觀偏析及錠、坯開(kāi)裂的危險(xiǎn)。需要注意的問(wèn)題：粉末的潔凈度控制粒度分布范圍采用新的成型技術(shù)3.4.3粉末冶金高溫合金粉末冶金法的優(yōu)點(diǎn)：第三章高溫金屬結(jié)構(gòu)材料-課件PM＋HIP工藝：優(yōu)點(diǎn)：可獲得近終形制品，高強(qiáng)度和長(zhǎng)蠕變壽命。確定：低周疲勞性差。取代工藝：粉末加熱擠壓和等溫鍛。產(chǎn)品：Rene’88DT，U－720PM＋HIP工藝：美國(guó)的粉冶高溫合金Pratt&Whitney公司：1972年，IN100合金1976年，Astroloy合金80年代初，MERL76合金渦輪盤(pán)GE公司：1972年，Rene’95合金盤(pán)件1978年，F(xiàn)404發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤(pán)、渦輪盤(pán)和渦輪軸。1983～1988年，Rene’88DT合金。美國(guó)的粉冶高溫合金Pratt&Whitney公司：俄羅斯的粉冶合金ЭП741ЭП962ЭП975俄羅斯的粉冶合金ЭП741雙性能粉末盤(pán)輪緣部分為粗晶，有利于提高抗蠕變性能輪心為細(xì)晶，有利于提高強(qiáng)度及疲勞性能雙性能粉末盤(pán)輪緣部分為粗晶，有利于提高抗蠕變性能制粉工藝：氬氣霧化法和旋轉(zhuǎn)電極法。制粉工藝：氬氣霧化法和旋轉(zhuǎn)電極法。我國(guó)的粉冶合金及其工藝研究FGH100（In－100）FGH95（Rene’95）1984年，模鍛出φ420mm的全尺寸渦輪盤(pán)。成型方法：熱等靜壓、熱等靜壓＋等溫鍛造、熱擠壓＋等溫鍛造三種成型工藝我國(guó)的粉冶合金及其工藝研究FGH100（In－100）三種工藝組織上的差別：熱等靜壓：存在大量的枝晶組織和原始顆粒邊界，沒(méi)有明顯的塑性變形；經(jīng)過(guò)鍛造：大多數(shù)枝晶組織和原始顆粒邊界已破碎，少量保留下來(lái)；擠壓材料：由于粉末顆粒受到了強(qiáng)烈的剪切變形，是完全再結(jié)晶的細(xì)晶組織，已觀察不到枝晶組織和原始顆粒邊界。反映在斷口組織上，熱等靜壓材料是沿原始顆粒邊界斷裂的，為脆性斷裂，而經(jīng)過(guò)鍛造或熱擠壓的材料是穿晶斷裂，呈韌窩狀，為韌性斷裂。三種工藝組織上的差別：3.4.3彌散強(qiáng)化高溫合金彌散強(qiáng)化：將超細(xì)粉、穩(wěn)定的第二相質(zhì)點(diǎn)十分均勻地引入合金中使其強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化高溫合金：在高溫合金中引人超細(xì)氧化物質(zhì)點(diǎn)，使其在更高的溫度下仍維持較高的強(qiáng)度，使用溫度可提高150℃的超強(qiáng)高溫材料。彌散強(qiáng)化工藝：機(jī)械合金化（MA）－－將兩種以上的金屬粉末或金屬粉末與中間合金粉置入高能球磨機(jī)中球磨一段時(shí)間后制成合金粉末的方法。3.4.3彌散強(qiáng)化高溫合金彌散強(qiáng)化：將超細(xì)粉、穩(wěn)定的第二相質(zhì)典型合金：美國(guó)MA956、754和6000E我國(guó)ODS高溫合金的研究：目前已找到制造ODS高溫合金的完整工藝：MA制粉－裝套除氣－熱擠壓固實(shí)化－變形加工－再結(jié)晶處理。1985年完成MGH956的研制。典型合金：美國(guó)MA956、754和6000E3.4.5鎳基高溫合金在航天工業(yè)中的應(yīng)用制造發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)：GH1040、GH2038A、GH4169合金制造發(fā)動(dòng)機(jī)軸：GH2038A、GH4169合金制造燃燒室隔板、渦輪進(jìn)氣導(dǎo)管：GH1131合金制造噴管：GH600合金3.4.5鎳基高溫合金在航天工業(yè)中的應(yīng)用制造發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)：G3.5金屬間化合物－金屬與金屬結(jié)親有序晶體結(jié)構(gòu)不同金屬元素通過(guò)混合鍵結(jié)合3.5金屬間化合物－金屬與金屬結(jié)親有序晶體結(jié)構(gòu)3.5.1Ti－Al系金屬間化合物主要特點(diǎn)：高溫性能好，抗氧化能力強(qiáng)，耐腐蝕，重量輕。典型代表：α2－Ti3Al，γ－TiAl3.5.1Ti－Al系金屬間化合物主要特點(diǎn)：高溫性能好，抗3.5.1.1Ti3Al系在美開(kāi)始批量生產(chǎn)的鈦高溫鈦合金成分：Ti－21Nb－14Al和Ti－21Nb－14Al－3.5V-2Mo目前發(fā)展的α2合金3.5.1.1Ti3Al系在美開(kāi)始批量生產(chǎn)的鈦高溫鈦合金成熱機(jī)械處理（TMP）

ThermomechannicalPrecessing

可把塑性變形與組織控制結(jié)合起來(lái)，達(dá)到改善合金性能的目的。主要特征是在變形中使材料處于高能量的加工態(tài)，產(chǎn)生穩(wěn)定的點(diǎn)陣扭曲或較高缺陷密度，并在隨后的熱處理過(guò)程中加以利用，使材料的強(qiáng)度和塑性結(jié)合較好，成為獲得強(qiáng)韌材料的有力工藝手段。如：鑄錠→熱鍛→固溶→冷變形→時(shí)效熱機(jī)械處理（TMP）

ThermomechannicalP室溫塑性和高溫性能的平衡1、通過(guò)改變化學(xué)成分及熱處理調(diào)整β相的數(shù)量Nb－大部分性能提高，蠕變性能除外。Mo、Ta、Cr、V－提高強(qiáng)度Mo－提高蠕變抗力Ta、Mo、Cr－提高抗氧化性高Al、適度的β穩(wěn)定元素加量和低V－良好高溫強(qiáng)度、蠕變抗力和環(huán)境抗力。室溫塑性和高溫性能的平衡1、通過(guò)改變化學(xué)成分及熱處理調(diào)整β相2、改變?chǔ)?相DO19點(diǎn)陣的基體變形機(jī)理細(xì)化晶粒：（1）添加Nb等β穩(wěn)定元素，降低馬氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度，抑制片狀α的長(zhǎng)大；（2）在α2＋β相區(qū)熱變形和熱處理，再結(jié)晶成細(xì)小等軸晶。產(chǎn)生塑性第二相：添加Nb、Mo、V等穩(wěn)定β元素，使單相α2改變?yōu)棣?＋β。通過(guò)添加Nb實(shí)現(xiàn)激活非基面的滑移。減少成分偏析：采用真空自耗電弧爐與真空鑄造凝殼爐相結(jié)合的鑄造工藝。2、改變?chǔ)?相DO19點(diǎn)陣的基體變形機(jī)理3.5.1.2TiAl系相結(jié)構(gòu)：L10型。室溫塑性低，高溫塑性和強(qiáng)度好。合金分類：?jiǎn)蜗唳煤碗p相（α2＋γ）合金3.5.1.2TiAl系相結(jié)構(gòu)：L10型。室溫塑性低，高溫合金元素作用合金元素作用室溫纖維結(jié)構(gòu)全層片（FL）近全層片（NL）近等軸晶（NG）等軸晶/層片結(jié)構(gòu)（DP）室溫纖維結(jié)構(gòu)全層片（FL）性能與纖維組織和溫度的關(guān)系塑性和強(qiáng)度：NG和DP比FL和NL高斷裂韌性和疲勞裂紋擴(kuò)展抗力：FL和NL好于NG和DP高周疲勞：600℃以下，F(xiàn)L低于DP800℃及以上，DP低于FL性能與纖維組織和溫度的關(guān)系塑性和強(qiáng)度：NG和DP比FL和NL化學(xué)成分對(duì)顯微組織和力學(xué)性能的影響第一代，Ti－48Al－1V－0.1C變形合金。性能較低第二代，Ti－48Al－2Nb－2Cr及其系列。全片層的粗大組織，使用溫度可達(dá)750℃，抗拉性能較差。第三代，鑄態(tài)Ti－Al－Nb－Zr－Ta－Hf－Cr－B，優(yōu)化層片組織?；瘜W(xué)成分對(duì)顯微組織和力學(xué)性能的影響第一代，Ti－48Al－1TiAl合金的制備鑄造鑄錠冶金粉末冶金其他新方法TiAl合金的制備鑄造TiAl金屬間化合物全層片組織結(jié)構(gòu)應(yīng)為：層片的平均粒晶尺寸為50～350um；α2/γ層片的平均體積分?jǐn)?shù)為5～25％；γ中的α2相分布應(yīng)該均勻；層片狀的層片厚度應(yīng)小于1um，應(yīng)控制最小值以保證該結(jié)構(gòu)在高溫長(zhǎng)期工作時(shí)的穩(wěn)定性；晶界應(yīng)呈不規(guī)范形狀且處于穩(wěn)定的低能狀態(tài)；層片狀晶粒內(nèi)不含細(xì)小的γ等軸晶粒。TiAl金屬間化合物全層片組織結(jié)構(gòu)應(yīng)為：層片的平均粒晶尺寸為3.5.2Ni－Al金屬間化合物3.5.2.1Ni3Al系70年代，兩方面突破：一個(gè)是1979年，日本Izomi首先發(fā)現(xiàn)添加微量硼顯著提高Ni3Al的高溫塑性；另一個(gè)是發(fā)現(xiàn)單晶Ni3Al的本征高塑性。3.5.2Ni－Al金屬間化合物3.5.2.1Ni3Al鑄造Ni3Al基合金我國(guó)新研制的定向凝固N(yùn)i3Al基合金，密度小、強(qiáng)度高、塑性好，有優(yōu)異的高溫蠕變性能，可做發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片材料。使用溫度950～1100℃。鑄造Ni3Al基合金我國(guó)新研制的定向凝固N(yùn)i3Al基合金，密高溫性能高溫超塑成型性高溫抗氧化性耐高溫腐蝕性耐疲勞高溫耐磨加工硬化率高高溫性能高溫超塑成型性合金固溶強(qiáng)化可置換Al亞點(diǎn)陣位置而固溶：Si、Ge、Ti、V、Hf等可置換Ni亞點(diǎn)陣位置而固溶：Cu、Co和Pt可同時(shí)置換Al和Ni而固溶：Fe、Mn和Cr我國(guó)在Ni3Al合金化方面的研究：硼的韌化機(jī)理；Zr的韌化作用；TiC彌散強(qiáng)化合金固溶強(qiáng)化可置換Al亞點(diǎn)陣位置而固溶：Si、Ge、Ti、V3.5.2.2NiAl系與鎳基高溫合金相比，有更高的熔點(diǎn)、較低的密度、極高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、良好的熱傳導(dǎo)性、出色的抗氧化性。室溫塑性低，超過(guò)500℃強(qiáng)度低；－－通過(guò)合金化、細(xì)化晶粒和改善纖維組織來(lái)改善。熱膨脹系數(shù)接近單晶高溫合金，導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于單晶高溫合金。斷裂韌性低強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、消除晶界。發(fā)展方向：鑄造，尤其是單晶或定向凝固合金主要障礙：合金化途徑和凝固工藝所需的高溫殼型問(wèn)題。3.5.2.2NiAl系與鎳基高溫合金相比，有更高的熔點(diǎn)、3.5.3鉬硅系金屬間化合物MoSi2高溫強(qiáng)度和抗氧化能力好。熔點(diǎn)比鎳基單晶高約40％，密度約低30％，熱脹系數(shù)小約23％，機(jī)械疲勞性能小于或相當(dāng)于鎳基高溫合金，導(dǎo)熱性優(yōu)于高溫合金。低溫脆性，高溫有一定塑性。3.5.3鉬硅系金屬間化合物MoSi2高溫強(qiáng)度和抗氧化能力3.6難熔金屬及其合金3.6.1鉬及其合金1、性能特點(diǎn)：良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性和低的膨脹系數(shù)，高的高溫（1100－16