專利名稱：γ－TiAl誘導相γ的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種金屬間化合物高溫結構材料，特別涉及TiAl基高溫結構材料。
背景技術：
TiAl基金屬間化合物高溫結構材料是公認為最重要的的輕比重高強度金屬間化合物結構材料，比重只有4左右，在700-800℃有極高的比強度，可以取代鎳基高溫合金，得到顯著的減重效果。
八十年代以來，金屬間化合物高溫結構材料得到廣泛的重視，研究工作得到迅速發展。最早發展的是Ni3Al基合金，其比重接近鎳基高溫合金，研究工作比較成功但其減重效果不大。較早發展的Ti3Al基合金與Ti合金相比也同樣是減重效果不大，這些合金都已發展的比較成熟，在盡量尋找合適的應用。目前航空航天飛行器的發展急需更好的金屬間化合物結構材料。TiAl基合金比較Ni3Al基，Ti3Al基合金，在減重方面有明顯的優越性，但是其使用溫度一般在900℃以下，是急需解決的問題。這方面有兩種發展方向一種是文獻Lipisitt H.A.，Schechteman D.And Schafrik R.E.，Metall Trans.A，1980，11A1369.和文獻Y-W.Kim，J.Metal，1989，724.中所提到的國內外通常采用的途徑，即發展以難熔金屬為基的金屬間化合物合金，它們具有很高的熔點，但一般晶體結構復雜，脆性和抗氧化性很差，問題難以解決；另一種是選擇晶體結構相對較簡單的輕比重金屬間化合物合金系為基礎，主要是TiAl系合金，再利用大量的難熔金屬元素，提高熔點，降低擴散和固溶強化，發展新型TiAl合金，提高使用溫度。依據這一思路，中國發明專利CN1069775已經成功地發展了高鈮含量的高溫TiAl合金，其使用溫度比普通TiAl合金提高60-100℃，但高溫強度性能仍不能滿足實際應用的需要，在不斷提高TiAl合金的使用溫度的同時提高高溫強度性能是該合金能夠進入應用階段的關鍵。
發明內容
本發明是通過選擇Ti、Nb、Al合金成分，形成γ-TiAl誘導相γ1基，從而進一步提高TiAl基金屬間化合物的使用溫度。
本發明選擇晶體結構簡單的輕比重金屬間化合物TiAl合金系為基礎，利用難熔金屬元素，提高熔點，降低擴散和固溶強化，形成高鈮TiAl合金及由TiAl+Nb合金系演變得到的γ1金屬間化合物基合金。
由TiAl+Nb合金系演變得到的γ1金屬間化合物基合金的成分區間按重量百分數為30-50％Al，25-45％Nb，20-35％Ti，合金還可含有少量的微合金化元素，包括C，B，Y，Ce等元素時，均小于0.2-0.3原子百分數；包括W，Si，Hf等元素時小于0.5原子百分數。
合金的基本組織是從表1的相標定中可知，γ-TiAl+γ1-Ti4Nb3Al9+η-NbAl3三相，或γ1-Ti4Nb3Al9+η-NbAl3二相。其中γ1相是一個新的三元金屬間化合物相，γ1-Ti4Nb3Al9相的單胞見圖1，表1是γ1-Ti4Nb3Al9相的典型X線衍射圖及其標定，γ1相的當量分子式是Ti4Nb3Al9。單胞是γ-TiAl的4倍，含有16個原子，空間群為P4/mmm，γ-TiAl相和γ1相的點陣常數關系為aγ1=2aγ]]>cγ1＝2cγγ1相是γ-TiAlLl0相結構的進一步有序相，當γ-TiAl中溶入大量的Nb合金化時，Nb在Ll0結構中的分布發生連續有序化，導致γ1相的形成，γ-TiAl+Nb后出現的有序超結構斑點見圖2-5。
由于形成了γ-TiAl誘導相γ1基合金具有很高的高溫強度，1100℃的拉伸強度達到450MPa以上，是普通TiAl基化合物的兩倍。
圖1為γ1-Ti4Nb3Al9相的單胞圖2為明場的單相組織圖3為Nb原子的有序化分布導致的有序超結構斑點圖4為γ-TiAl在相同衍射條件下沒有新的有序超結構斑點圖5為暗場的單相組織圖6為鑄造合金典型組織圖7為粉末合金室溫的壓縮性能圖8為粉末合金1100℃的壓縮性能表1 Ti4Nb3Al9相的典型X線衍射圖及其標定
具體實施例方式例1一種鑄造合金按重量百分數計，名義成分為Nb41％，Ti22％，Al37％，在真空自耗爐冶煉。室溫下的壓縮屈服強度為1050MPa，壓縮塑性為0.6％，1100℃壓縮屈服強度745MPa，壓縮塑性為24％在10-5S-1應變速率下的壓縮屈服強度為205MPa.典型組織γ基+γ1，見圖6，由于強度提高，從而提高了其使用溫度。
例2用粉末法制備的合金，按重量百分數計，名義成分為Nb44％，Ti23％，Al33％，用金屬粉末液相反應燒結得到γ1位基的合金，圖7-8為其室溫和1100℃的壓縮應力應變曲線，圖中虛線是鑄造合金，實線是粉末合金，其室溫壓縮強度達到1100MPa以上，壓縮塑性比鑄態提高到2.6％，1100℃壓縮強度接近500Mpa，是普通TiAl基化合物的兩倍。
權利要求
1.一種γ-TiAl誘導相γ1基高溫結構材料，其特征在于，合金成分按重量百分數為30-50％Al，25-45％Nb，20-35％Ti，合金含有少量的微合金化元素，包括C，B，Y，Ce等元素時，均小于0.2-0.3原子百分數；包括W，Si，Hf等元素時小于O.5原子百分數。
全文摘要
一種γ－TiAl誘導相γ
文檔編號C22C30/00GK1425788SQ0213110
公開日2003年6月25日 申請日期2002年10月9日 優先權日2002年10月9日
發明者陳國良, 王艷麗, 倪曉東, 張衛軍, 林均品, 惠希東, 林志 申請人:北京科技大學