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。

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是含铝量最多的钛铝金属间化合物，其密度(3.3g／cm3)比TiAl还轻，其抗氧化性能随着Al含量的增加也都得到了明显的改善，但由于其固溶范围非常狭窄又难于制作，延性也不好，所以该合金现在还处于基础研究阶段，尚未实现应用[28]。