TiAl基金屬間化合物因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能與低的密度,在航空航天等方面的應(yīng)用受到高度重視。TiAl金屬間化合物的彈性模量、抗蠕變性能等均比鈦合金好得多,與Ni基高溫合金相當,但密度還不到Ni基合金的一半,使用溫度可望達到900℃以上,室溫模量可達176GPa,而且在溫度升高的情況下能基本得以保持,下降很緩慢。因此,TiAl基金屬間化合物被業(yè)內(nèi)人士普遍認為是有望用于噴氣發(fā)動機和渦輪、超高速飛行器的翼、殼體等航空航天重要部件以及汽車工業(yè)的耐高溫部件,是最有應(yīng)用潛力的新一代輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料。
從理論上分析,金屬間化合物的原子長程有序排列及原子間金屬鍵與共價鍵的共存性,使其可能同時兼有金屬的塑性和陶瓷的高溫強度,故許多金屬間化合物在上世紀都成為材料研究的熱點。然而,由于在如何解決強度與韌塑性之間的綜合平衡方面一直難以取得有效突破,故其它一些金屬間化合物在結(jié)構(gòu)材料方面的研發(fā)工作近年來有所降溫,但TiAl基金屬間化合物卻勢頭不減。最近幾年,TiAl合金領(lǐng)域發(fā)表的論文一直保持著很高的數(shù)量。
TiAl基合金之所以受到重視,是因為它已取得工程化和實用化的重大突破。2007年美國波音公司宣布,其787民用客機使用的GE公司發(fā)動機GENX低壓渦輪后兩級葉片將采用TiAl合金,減輕發(fā)動機重量約800磅,這對航空發(fā)動機的減重意義十分重大,所以立即推動了全球TiAl基合金的新的研發(fā)熱潮。早在1998年和2003年日本三菱重工采用真空熔煉反重力低壓鑄造法制備了高Nb-TiA1合金,并應(yīng)用在賽車汽車發(fā)動機用增壓渦輪,以替代較重的鎳基合金渦輪,可以節(jié)省啟動時間,提高最大轉(zhuǎn)速,也顯示出了TiAl基合金在民用工業(yè)上的極大的應(yīng)用潛力。
值得注意的是,由于TiAl基合金所顯示的作為新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料的巨大應(yīng)用前景,世界上目前幾乎所有的先進工業(yè)國家都對這種材料投入了巨大的人力、物力進行研究。隨著武器裝備性能要求的提高,TiAl基合金已成為新一代武器裝備和高技術(shù)產(chǎn)品的重要材料基礎(chǔ);TiAl基合金將關(guān)系到新一代飛機、衛(wèi)星、空間動量攔截器、高馬赫數(shù)導(dǎo)彈、以及主戰(zhàn)坦克和先進車輛耐熱部件的研制。想購買國外TiAl基合金是不可能的,例如訂購PCC公司的TiAl基合金部件必須得到美國政府的批準,因此TiAl基合金已經(jīng)成為關(guān)系到國家安全的戰(zhàn)略物資。我國的大飛機項目已經(jīng)列入國家重大計劃進行實施,對于能源緊張的今天,降低能源消耗尤為重要,減重是實現(xiàn)先進飛機發(fā)動機高推重比的關(guān)鍵,TiAl基合金在這方面的應(yīng)用前景是不言而喻的。
綜上所述,我們必須刻不容緩地發(fā)展具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的TiAl基新型高溫結(jié)構(gòu)材料,這是一個重大的戰(zhàn)略任務(wù)。(一員)