鋁化鈦
編輯鋁化鈦(化學式TiAl),俗稱伽馬鈦,是一種金屬間化合物。 它重量輕,抗氧化和耐熱,但延展性低。 γ-TiAl的密度約為4.0 g/cm3。 它可用于多種應用,包括飛機、噴氣發動機、運動器材和汽車。 TiAl 基合金的開發大約始于 1970 年。大約從 2000 年開始,這些合金才開始用于這些應用。
鋁化鈦主要有三種金屬間化合物:γ鈦鋁化物(γTiAl、γ-TiAl)、α2-Ti3Al和TiAl3。 三者中,γTiAl 受到的關注和應用最多。
γ-TiAl的應用
編輯Gamma TiAl 在高溫(超過 600 °C)下具有出色的機械性能和抗氧化和耐腐蝕性,這使其有可能替代飛機渦輪發動機中的傳統鎳基高溫合金部件。
TiAl 基合金具有提高飛機發動機推重比的潛力。 發動機的低壓渦輪葉片和高壓壓縮機葉片尤其如此。 它們傳統上由鎳基高溫合金制成,其密度幾乎是 TiAl 基合金的兩倍。 一些伽馬鋁化鈦合金在 1000°C 時仍能保持強度和抗氧化性,這比傳統鈦合金的工作溫度極限高 400°C。
通用電氣將伽馬鈦鋁用于其 GEnx 發動機的低壓渦輪葉片,該發動機為波音 787 和波音 747-8 飛機提供動力。 這是 2011 年投入使用的商用噴氣發動機首次大規模使用這種材料。TiAl LPT 葉片由 Precision Castparts Corp. 和 Avio s.p.a 鑄造。 Stage 6 和 Stage 7 LPT 葉片的加工由 Moeller Manufacturing 執行。 正在探索使用增材制造為 GEnx 和 GE9x 發動機生產伽馬 TiAl 葉片的替代途徑。
2019 年,歐米茄海馬系列腕表的全新 55 克輕量化版本問世,其表殼、后蓋和表冠均采用伽馬鋁化鈦,并采用 Ti 6/4(5 級)鈦合金表盤和機械裝置。 這款腕表的零售價為 37,240 英鎊,是基本款 Seamaster 腕表的九倍,可與配備月相復雜功能的鉑金表殼xxx腕表相媲美。
α2-Ti3Al
編輯TiAl3
編輯TiAl3 的密度最低為 3.4 g/cm3,顯微硬度最高為 465–670 kg/mm2,即使在 1 000 °C 下也具有最佳的抗氧化性。 然而,TiAl3在工程和航空航天領域的應用受到其較差的延展性的限制。 此外,環境溫度下延展性的喪失通常伴隨著斷裂模式從韌性穿晶向脆性沿晶或脆性解理的變化。 盡管已經開發了許多增韌策略來提高其韌性,但加工質量仍然是一個難以解決的問題。 近凈形制造技術被認為是制備此類材料的最佳選擇之一。
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