1.1.2 合金化元素对TiAl合金性能的影响

为了提高钛铝合金的耐热性能或者改善钛铝合金的可加工性能，通常加人微量的合金元素。虽然钛铝合金材料的性能由γ相(TiAl)和α2相(Ti3Al)的混合结构组成决定，但是微量的合金元素材料性能的影响和有效性却非常明显。常用的合金元素为铬、铝、锰、铌、钒和铜，它们可以使钛铝合金在较低的工作温度下有着很好的延展性。目前合金元素在晶体结构中的性能转化作用。以及对变形机械性能的影响还不能完全解释清楚。钛铝合金的晶格结构对材料的机械性能有影响，它与合金的化学组成成分、合金材料的熔炼过程、半成品材料和零部件的结构有着密切的关系。

现代高性能、大功率动力系统对高性能金属材料的要求越来越高，但诸如合金钢和铝合金等传统合金材料，由于承载能力有限导致其应用受到限制。首先是汽车工业企业大力推动了耐高温高强度铁铝合金材料的研制开发工作, 以找到一种轻合金材料用于能承受振动载荷的高速旋转发动机，这要求新型钛铝轻合金材料有着更高的耐热性能，同时新型发动机和变速器具有尽可能少的运动质量。

钛铝合金材料特殊的结构使其具有在800℃高温下低密度(约3.8~4.1g/cm3 )、高强度和高抗蠕变性能等特点,符合高温、高机械性能发动机的设计要求。诸如气门、增压器叶轮和活塞等发动机运动零部件由于质量减少,使发动机总体系统中摩擦阻力下降,从而大大减少燃油的消耗。

由于惯性力的减少,从而能够增大发动机的转速以提高其输出功率, 同时还大大提高了发动机的工作平稳性。就流体动力设备而言，目前正在研制开发适合轴流式压缩机和低压增压器的转子叶片和定子叶片。在航空航天工业中，目前正在研制钛铝轻合金材料以制造航空器中的零部件，例如耐热要求极高的航天器隔热保护外壳，以及航空发动机中的蜂巢式机构等。由于新型钛铝轻合金材料的弹性模量E/P值约为39~46GPacm3·g-1， 比钢材和普通钛铝合金材料更高，同时其弹性极限Rp0.2（RT）为1000MPa并具有许多优异性能，从而也可以应用在温度较低的情况下。例如发动机的连杆活塞销，以及加工自动线和生产自动线中的零部件都可以使用这种材料。与合金钢、普通的钛铝合金以及镍基合金相比，该材料具有更好的加工性能，但在零部件大批量生产时由于成本因素使其应用受到阻碍。现在的目标是，在钢坯生产过程中使新型钛铝轻合金钢的生产形成一定批量。

1.1.3 TiAl合金的制备技术现状

1.1.4 TiAl 合金的应用

钛铝合金材料在航空航天工业中至今还没有商业性的实际应用，这主要是因为该领域不允许有较大的设计失误。由于航空航天领域中零部件设计比较保守，钛铝轻合金材料的抗断裂韧性常常得不到充分发挥。目前在发动机制造领域中，钛铝轻合金的应用特性与零部件的加工工艺性能、质量可靠性之间的关系不是太多。机械加工企业花费了大量精力对现有的钛铝合金配方进行优化，以及对某种专用钛铝合金材料加工工艺技术进行研究，从而实现特定目的。文献综述

汽车制造领域可以说最早开始大批量使用钛铝轻合金材料。日本Mitsubishi汽车公司在2000年就已经采用钛铝合金材料生产汽车发动机的增压器。Plansee集团公司旗下Sinterstahl有限责任公司早在多年前就开始利用钛铝合金材料加工跑车发动机的零部件，并且在该材料的加工方面积累了丰富的经验。大量的实际应用、野外试验和发动机性能测试表明，使用钛铝合金材料制造的零部件优化了发动机性能，并且具有节能的优点。