本发明专利技术涉及钛铝化物合金，特别是应用熔炼冶金或粉末冶金方法制备的钛铝化物基合金，优选γ（ＴｉＡｌ）基合金。根据本发明专利技术的合金的组成为Ｔｉ－（３８至４２原子％）Ａｌ－（５至１０原子％）Ｎｂ，其中所述组成具有复合片层结构，各个片层中具有Ｂ１９相和β相，其中各个片层中Ｂ１９相和β相的比率，特别是体积比为０．０５至２０，特别为０．１至１０。所述合金的特征是高刚度和抗蠕变性，同时具有高延性和断裂韧性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种特别是应用熔炼冶金(schmelzmetallurgisch )或粉 末冶金方法制备的钛铝化物基合金，优选Y (TiAl)基合金。
技术介绍
钛铝化物合金的特征在于密度小、刚度(Festigkeit)高和抗腐蚀性 好。钛铝化物合金在固态下包含具有六方晶系(a)、 二相结构(a+P) 以及体心立方的P相和/或y相的区域。具有四方结构的金属间相y (TiAl)并且除了主相y(TiAl)之外还包含少数份额的具有六方晶系结构的金属间相(X2(Ti3Al)的合金在工业实践中特别令人感兴趣。这种Y钬铝化物合金的特征在于下列性质，例如密度 小(3.85-4.2 g/cm3 )、弹性模量高、刚度高和抗蠕变性最高7001C，这使 得它作为高温应用的轻型结构材料具有吸引力。例如是飞机发动机和固定 式燃气轮机中的涡轮叶片、发动机以及热气通风设备的阀门。在铝含量为45原子％至49原子％的合金的技术重要领域，熔体 (Schmelze)固化时和随后冷却时出现一系列相变。所述固化可以完全通 过具有体心立方结构的J3混合晶体(高温相)或在包晶反应中进行，具有六方晶系结构的a混合晶体和y相参与所述包晶反应。另外，已知铝在Y钬铝化物合金中起到提高延性和抗氧化性能的作 用。除此之外，元素Niob (Nb)导致刚度、抗蠕变性、抗氧化性能， 还有延性的提高。利用在y相中实际上不可溶的元素硼可以既在铸造状 态又在成型之后利用随后在a区域的热处理实现晶粒细化。低的铝含量 和卩稳定元素的高浓度使得组织(Gefuege)中P相份额的增加，可以导 致所述相的粗大分散并且引起机械性能恶化。Y钬铝化物合金的机械特性是强烈各向异性的，这是由于它们的变形 行为和断裂行为，还由于优选设定的片层组织或双相组织 (Duplexgefuege)的组织各向异性。为了在制造由钛铝化物构成的零件(Bauteil)时有针对性地设定组织和织构，使用铸造方法、不同的粉末 冶金和成型方法以及这些制造方法的组合。除此之外，由EP 1 015 650 Bl已知一种钬铝化物合金，它们具有结 构和化学上均匀的组织。在此，主相y(TiAl)和a2(Ti3Al)以细^t方式分 布。所公开的钛铝化物合金的铝含量为45原子％，其特征在于非常好的机 械特性和高温特性。Y (TiAl)基钬铝化物的特征一般来说是相对高的刚度、高弹性模量、 良好的抗氧化性能和抗蠕变性，以及低的密度。由于这些特性，TiAl 合金应该用作高温材料。这类应用由于塑性可锻性(Verformbarkeit) 非常小和断裂韧性低而受到严重损害。和许多其它材料一样，刚度和可 锻性的行为在此也彼此相反。因此，技术上感兴趣的高刚度合金通常特 别脆。为了消除这些非常不利的特性，进行了很多试验来优化组织。至今为止发展的组织类型可以粗略分为a)同轴y组织，b)双相组织和 c)片层组织。目前达到的发展状况例如在下列文献中列出 Y.-W. Kim, D.M. Dimiduk,在Structural Intermetallics 1997， Eds. M.V. Nathal, R. Darolia, CT. Liu， P.L. Martin, D.B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi， TMS， Warrendale PA, 1996，第531页。 M. Yamaguchi， H. Inui， K. Ito， Acta mater. 48 (2000)，第307页。至今为止，钛铝化物的组织首先通过硼添加物来细化，这导致钛硼 化物的形成(见T.T. Cheng，在Gamma Titanium Aluminides 1999， Eds. Y.國W. Kim, D.M. Dimiduk, M.H. Loretto, TMS， Warrendale PA, 1999， 第389页，以及Y.-W. Kim, D.M. Dimiduk，在Structural Intermetallics 2001， Eds. K丄Hemker, D.M. Dimiduk， H. Clemens, R. Darolia, H. Inui， J.M. Larsen， V.K. Sikka， M. Thomas, J.D. Whittenberger， TMS， Warrendale PA, 2001,第625页。)为了进一步细化和加固组织，合金大多数通过挤压或锻造来进行多 次高温成型。在此，补充参考下列出版物 Gamma Tianium Aluminides, Eds. Y.國W. Kim, R. Wagner, M.Yamaguchi， TMS， Warrendale PA， 1995。 Structural Intermetallics 1997, Eds. M.V. Nathal, R. Darolia， CT. Liu, P丄.Martin, D.B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, TMS， Warrendale PA, 1997。 Gamma Titanium Aluminides 1999, Eds. Y國W. Kim, D.M. Dimiduk， M.H. Loretto， TMS， Warrendale PA, 1999。 Structural Intermetallics 2001， Eds. K.J. Hemker， D.M. Dimiduk, H. Clemens, R. Darolia, H. Inui， J.M. Larsen， V.K. Sikka, M. Thomas, J.D. Whittenberger, TMS, Warrendale PA， 2001。
技术实现思路
从上述现有技术出发，本专利技术的一个目的在于，提供具有精细组织 形态，特别是纳米范围的钛铝化物。另一个目的在于，提供具有均质合 金的零件。上述目的通过特别是应用熔炼冶金或粉末冶金方法制备的钛铝化 物基，优选y (TiAl)基金属间4匕合物(intermetallische Verbindung )或 合金来实现，所述金属间化合物或合金具有以下组成Ti - (38至42原子。/。)Al - (5至10原子％) Nb， 其中所述组成具有复合片层结构(Komposit-Lamellen-Struktur),各个 片层中具有B19相和P相，其中各个片层中B19相和P相的比率或者B19 相和p相的体积比为0.05至20，特别是0.1至10。已经显示出，在这类金属间化合物中，产生或存在具有纳米量级的 复合片层结构，其中片层状组织(Gebilde)或调节片层由结晶学上不 同的、交替形成的B19相和(3相构成。所产生的复合片层结构由此大部 分地被Y-TiAl围绕。这类复合片层结构可以在合金中利用已知的制造工艺，即通过铸 造、成型和粉末工艺来制造。合金的特征在于，非常高的刚度和抗蠕变 性，同时具有高延性和断裂韧性。作为所述目的的其它(独立的)和单独的解决方法，提出了一种合 金，其中合金特别是应用熔炼冶金或粉末冶金方法制备的钛铝化物基合金，优选是Y(TiAl)基合金，其具有下列组成Ti - (38本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛铝化物基或基于γ（ＴｉＡｌ）的钛铝化物基合金，其具有以下组成： Ｔｉ－（３８至４２原子％）Ａｌ－（５至１０原子％）Ｎｂ，其中所述组成具有复合片层结构，各个片层中具有Ｂ１９相和β相，其中各个片层中Ｂ１９相和β相的比率或者Ｂ１９相和 β相的体积比为０．０５至２０或者０．１至１０。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗里茨阿佩尔，乔纳森保罗，迈克尔厄林，
申请(专利权)人：GKSS盖斯特哈赫特研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。