γ-TiAl合金具有較低的密度,替代目前廣泛使用的鋼和高溫合金零件,可減重40%以上,因而在航空發動機領域應用具有很大的潛力。
英國學者A-Wisbey等人對擠壓態Ti-46Al-5Nb-1W合金在室溫和700、850℃的拉伸性能和蠕變性能進行了研究。實驗用Ti-46Al-5Nb-1W合金棒材采用真空電弧熔煉后包套擠壓獲得,擠壓比為14∶1。擠壓后部分Ti-46Al-5Nb-1W合金棒材在1170℃進行熱處理,保溫48 h后空冷以獲得雙態組織。
組織觀察顯示,擠壓態Ti-46Al-5Nb-1W合金具有比較細小和均勻的近片層顯微組織,而退火態的片層結構有明顯的粗化,同時可觀察到更多的塊狀γ相。
拉伸試驗結果顯示,擠壓態Ti-46Al-5Nb-1W合金在室溫下的平均屈服強度為820MPa,抗拉強度為950MPa,延伸率為1.0%;在700℃時,其抗拉強度為880MPa,延伸率約為5%;而850℃時抗拉強度降低到670MPa,延伸率則提高到18%。
在700℃時,擠壓態Ti46Al5Nb1W合金的蠕變曲線顯示為典型的3個階段:第1階段為初始蠕變階段,第2階段為穩定蠕變階段,第3階段為加速蠕變階段。然而,在600℃時,其蠕變曲線顯示出很低的蠕變塑性,并且沒有出現第3階段。在700℃時,退火態Ti-46Al-5Nb-1W合金的第2階段蠕變速率稍微高于擠壓態。
因此,擠壓態Ti-46Al-5Nb-1W合金為近片層顯微組織,具有很高的室溫和高溫強度,同時與其它γ-TiAl合金相比其蠕變性能也是最好的。這種合金室溫拉伸塑性大約為1%而700℃時塑性達到10%左右,其韌脆轉變發生在500~700℃之間。蠕變性能也遠遠超過其它γ-TiAl合金,甚至接近一些鎳基高溫合金的蠕變性能。
擠壓后這種鈦鋁合金具有出色的拉伸和蠕變性能。因此必須對擠壓過程進行嚴密的控制以獲得優異的力學性能。如果這種擠壓工序控制是可行的,那么這種擠壓態鈦鋁合金為隨后的機械加工提供了一個很好的基礎。









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