Ti3Al基金屬間化合物主要由Ti3Al(即Ti-25Al)成分的有序密排六方(Hexagonalclosedpacked,HCP)結(jié)構(gòu)α2相組成,具有較高的比強(qiáng)度,較低的室溫塑性,工程應(yīng)用的成分范圍為:Ti-(22-25)Al-(11-17)Nb(摩爾分?jǐn)?shù)/%.
Ti2AlNb基合金通常采用等溫鍛造來細(xì)化粗大鑄態(tài)組織,為二次加工成型板材提供坯料,也可以直接成型為零部件,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片或渦輪盤.
等溫鍛造之前,Ti2AlNb基合金一般都要經(jīng)過熱等靜壓(Hotisostaticpressing,HIP)和均勻化處理,以消除鑄造合金縮松和成分偏析.為了提高鑄錠變形能力,開坯鍛造前要進(jìn)行包套處理.開坯鍛造后,合金組織及變形性能得到提高,因此其二步鍛造可以選擇在溫度較低的α2+B2兩相區(qū)或α2+B2+O三相區(qū),這樣有利于防止晶粒粗化,從而把動(dòng)態(tài)再結(jié)晶后細(xì)小的組織保留到室溫,對(duì)于提高室溫塑性和強(qiáng)度都有利.
多向等溫鍛是自由鍛造工藝的一種,已經(jīng)在銅、鋼、鎂合金等材料上做了廣泛的研究,但是在Ti2AlNb基合金上研究較少.多向等溫鍛造能有效改善單軸鍛造變形不均勻引起的組織不均勻,由于累積塑性變形量大,還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度下降,這樣就可以在更低溫度下進(jìn)行鍛造,獲得細(xì)小晶粒組織,從而為Ti2AlNb基合金二次成型提供性能良好的坯料.
Ti2AlNb基合金板材是其實(shí)用化研究中最為重要的課題之一.20世紀(jì)80年代后期,日本和美國(guó)分別啟動(dòng)了等溫軋制和熱包套軋制.軋制工藝參數(shù)包括軋制溫度、應(yīng)變速率以及每道次應(yīng)變量.Ti2AlNb基合金軋制溫度范圍為α2+B2兩相區(qū)或α2+B2+O三相區(qū),這樣既可以保證足夠的塑性,又能降低晶粒長(zhǎng)大的趨勢(shì).除了軋制工藝外,軋制坯料組織性能也至關(guān)重要,具有均勻超細(xì)晶組織的合金塑性好,能夠有效降低軋制溫度,從而有利于板材軋制.