钛铝金属间化合物分类

钛铝金属间化合物分类

钛铝金属间化合物

钛铝金属间化合物的分类

钛的熔点为1720℃,钛存在两种同素异构体,当温度低于882℃时其晶格结构呈密排六方排列,称为α钛;当温度达到882℃以上时呈体心立方结构,称为β钛[24]。在钛的上述两种结构同素异构体的基础上,添加适当的Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、Si等合金元素,使其相组分含量逐渐改变可得到不同类型的钛铝金属间化合物。图1-1为钛铝金属间化合物的二元合金相位图。

钛铝金属间化合物分类

图1-1 钛铝金属间化合物的二元合金相位图

如图1-1所示,Al原子百分含量小于10%的金属间化合物称为钛基合金。钛基合金分为以下三类:α钛合金,(α+β)钛合金和β钛合金。目前,世界上已研制出的钛基合金有数百种,较常用的合金有20~30种,如Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn、Ti-2Al-2.5Zr、Ti-32Mo、Ti-Mo-Ni等。

Al原子百分含量大于10%的金属间化合物称为钛铝基合金。钛铝基合金有多种金属间化合物,主要有Al含量较少的Ti3Al(α2)和Al含量较多的TiAl(γ)两种。根据Al原子百分含量的不同,TiAl又可分为γ单相合金(原子分数x(Al) ≥49%)和γ+α双相合金(x(Al)<49%)[25]。其中Ti3Al由于钛的百分含量较多,密度(4.2g/cm3)比TiAl重,且抗氧化性差。但Ti3Al加入Nb等化合物后可以使延性变好,在美国已作为制造发动机部件的材料[27]。Ti和Al的原子比为1:1的γ-TiAl是钛铝金属间化合物的代表化合物,晶体结构属于有序面心正方结构。γ-TiAl的密度低、强度高、高温性能好,但其室温脆性极其显著。

典型的钛铝金属间化合物除了TiAl和Ti3Al之外还有TiAl3。TiAl3是含铝量

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