参数对比
材料性能参数
Ti-4822拉伸试棒
Ti-4822旋弯疲劳试棒
Ti-4822铸锭及粉末化学成分检测结果(wt.%)
TNM铸锭及粉末化学成分检车结果(wt.%)

目前,主流第三代TiAl合金TNM合金(Ti-(43-44)Al-4Nb-1Mo-0.1B)的力学性能按照服役条件通过热处理工艺调控,其力学性能调控范围如下图所示,室温最高屈服强度接近1000MPa,随温度上升逐渐下降,750℃时屈服强度在600MPa左右;合金的抗拉强度略高于屈服强度;合金室温延伸率在1%左右,随温度升高变化不大,直到500℃以上开始迅速增加。

TiAl合金与其他工程结构合金部分性能对比
Property
TiAl alloy
Ti alloy
Ni-based superalloy
Density/g.cm-3
3.7-3.9
4.5
8.3
Melt point/K
1733
1813
1726
Elasticity modulus/GPa
160-170
96-100
206
Yield strength/MPa
400-650
380-1150
865
Tensile strength/Mpa
450-800
480-1200
1030
Creep limit temperatrue/°C
1000
600
1090
Room trmperature elonggation/%
1-4
20
3-5
Thermal expansion coeffcient/10-6°C-1
3.18
2.70
3.88
Thermal conductivity/W/m.K
22
12
11
由表可知TiAl合金的蠕变极限温度与Ni基高温合金相差不大,但是密度仅有高温合金的一半不到。与钛合金想比,其弹性模量、热膨胀系数、热导率均较高。
典型工程TiAl合金的性能对比

目前,已实现工程化的TiAl合金主要有GE研发的Ti-48Al-2Cr-2Nb(Ti-4822)、Lockheed Martin研发的Ti-45Al-2Mn-2Nb-0.8TiB2(45XD)、GKSS研发的Ti-45Al -(5-10)Nb-(B,C)合金(TNB)以及莱奥本工业大学研发的Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B(TNM),这几种合金的对比如表1-1所示。Ti-4822、45XD和TNM合金已经用于制备发动机关键部件并通过考核验证,现已在飞机上获得应用,TNB合金虽然使用温度更高,但塑性较差,加工困难,尽管也已用于制备发动机叶片,但是尚无正式应用的报道。

*蠕变条件为750°C/200MPa
时雨科技