行业动态

未来的航空发动机要求向高速、高温（涡轮进口温度提高到870℃以上）、高压、大功率和小型化方向发展。必然要求材料具有高熔点、低密度、高比强度、高比模量、高蠕变抗力、高韧性、抗氧化、抗燃烧等优异的性能，这就对燃烧室、涡轮盘、叶片用的合金提出了更高要求，目前金属间化合物材料钛铝合金已经成为新一代高推比航空发动机的关键材料之一。金属间化合物材料是当前航空发动机高温材料领域研究的热点。金属间化合物材料质量轻、强度高，在高温下能保持高强度并具有良好的抗氧化性能，与其同时进行的金属间化合物钛铝合金材料构件制造技术正在深入地发展研究中。金属间化合物材料钛铝合金部件应用于现代航空发动机结构以后，可使现代发动机的结构设计在多方面取得飞跃的变化。金属间化合物钛铝基合金材料具有低密度（3.7~3.9g/cm3)和较高的使用温度（700~850℃)及优良的高温性能，可替代部分镍基高温合金组件，可用于高压转子压气机盘、高压转子压气机叶片等的制造，因而成为发展高推比发动机不可缺少的结构材料。
钛铝合金包套热挤压成形和等温精密锻造成形需要在1200~1350℃高温范围内加工，采用等温精密真空模锻工艺可制备出钛铝合金航空发动机用部件。
钛铝基变形合金的超塑性锻造几乎与陶瓷碳素强化合金同时出现，但由于力学性能和成本方面的原因未得到连续的发展。由于变形热加工性能的限制，采用传统方法来加工钛铝基合金已不可能，因此，钛铝基合金发展转向超塑性锻造、包套精密锻造等，从而扩大了钛铝基合金变形的范围。
我国研究变形TC4、TC6、TC11、Ti811、Ti55钛合金的超塑性精密锻造技术始于1978年，至今主要应用于压气机轮盘、叶片的航空发动机部件上，但是超塑性精密锻造钛铝基合金叶片直到目前未见报道。国外在合金成分和包套挤压、热处理工艺上有突破，因此钛铝基合金的超塑性精密锻造得到快速发展。
钛铝合金锻造状态下的基体是层片状和等轴状的混合显微组织，目前生产合金的典型工艺是“铸造＋包套挤压＋包套锻造”，具体包括以下几步：
（1)熔炼和铸造；
（2)开坯即粗大组织的破碎；
（3)后续热塑性加工工艺。

现已有3种冶炼方法被成功地应用在钛铝基合金的生产上，即凝壳感应熔炼（induction skull melting)、真空电弧熔炼（vacuumare melting)和等离子束熔炼（plasma melting).
凝壳感应熔炼主要用来生产试验室用小直径（75~125mm)铸锭。
真空电弧熔炼：电弧、等离子束熔炼及凝固过程会在大直径铸锭中造成高的热应力甚至使铸锭开裂。含46%~48%(摩尔分数）铝的铸态钛铝合金的板条晶粒通常为100~300μm.而铝的摩尔分数小于46%的合金，因不存在枝晶间γ相钉扎α晶粒的生长，其铸态板条晶粒较粗大，却明显受冷却速度的影响；如在ф70mm的Ti-45.5Al-2Cr-2Nb合金铸锭中板条晶粒约为150μm,而ф200mm的铸锭中板条晶粒则为700μm.这表明该合金铸态试样组织在1050℃、10-2/s应变速率以及在1250℃、1/s应变速率下无拉伸塑性。因此，铸态钛铝合金不可能采用常规的热变形工艺。在已研制的多种钛铝化合物合金中，只有美国的GE公司研制开发的Ti-48Al-2Cr-2Nb(摩尔分数／％）合金能在一个较宽的温度和应变速率范围内进行热变形加工。美国的Textron 特殊材料公司已经制造出SiC/Ti3Al大型件。应用高应变速率锻造设备加工钛铝合金会导致部件结构碎裂，显微组织无法控制，因此，必须采用高温蠕变成形工艺大约10－3/s低应变速率对钛铝合金进行等温模锻加工成形。
钛铝合金铸锭坯材不能够直接进行模锻成形应用，需要对铸锭进行碎化合金组织的热加工工艺。成功用于碎化铸造钛铝合金组织的热加工工艺主要有3种：包套挤压制坯、真空等温锻造、包套精密锻造。无论是哪种工艺方法，加工前都需要将铸锭进行预热等静压和均匀化热处理。

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