专利名称：钛铝合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用熔炼或粉末冶金技术制备的钛铝合金(Titanaluminid)，其主要组成为钛、铝和铌。
为了改善钛铝合金蠕变强度(Kriechfestigkeit)和组织结的稳定性，迄今为止，对上述合金化合物组织结构的优化主要是通过适当的热处理而进行的。这可通过引入所谓的片状结构而予以实现。然而，片状结构在长时间的负荷下又再次转变为球状结构，也就是说又转变回热处理前的起始结构。此外还有，片状结构合金在中、低温下显示出脆性，这极大地限制了其在工程技术上的可应用性。
根据本发明，可通过如下合金成分来实现上述任务，即合金中的铝含量在45.5和49原子％之间。
本发明技术方案的优点在于，采用本发明所选择的组成，能制备出在高温下具有好得多的强度的钛铝合金。与DE-OS 197 35841中的钛铝合金相比，本发明合金中较高的铝含量具有意想不到的、更高的抗氧化能力。本发明合金的另一个优点是其密度可以更小，原材料价格相对更低。采用本发明方案的再一个优点是基于上述的优点，钛铝合金的应用范围显著扩大。
根据本发明一优选的实施方案，本发明的合金中也可以含有硼，在合金中优选的硼含量范围为0.1至0.5原子％。添加硼有利于形成稳定的析出(Ausscheidung)，而这有助于本发明合金的机械硬化(Haertung)和组织结构的稳定化。
根据本发明另一优选的实施方案，本发明的合金中含有碳，而且优选的碳含量范围为0.1至0.8原子％。添加的碳，可能和上述的添加硼一起，有利于形成稳定的析出，而这又会有助于本发明合金的机械硬化和组织结构的稳定化。
最后，本发明合金中优选的铌含量范围为4至10原子％，这可以显著地改善合金的抗拉强度。
在图中以Ti-aAl-nNb-cC-bB类型的合金为起始合金，式中系数视为浓度区间，a＝45.5-49、n＝4-10、c＝0.1-0.8和b＝0.1-0.5原子％；在上述的区间中，图中的曲线点选择了n＝10、b＝0.2和c＝0.2。图中含有室温下和在900℃下的强度值。此外，图中也给出了DE-OS 197 35 841中钛铝合金的强度值，该钛铝合金的组成为Ti-45Al-10Nb-0.2C-0.2B(也以原子％计)。
如图中所示，在室温下，本发明的合金在铝浓度高达47原子％时，其屈服应力几乎相同，大约为1000MPa，超过了这个浓度值后其屈服应力明显下降；在900℃时，屈服应力首先随着铝浓度的增大而明显增大，在大约47原子％时达到最大值，然后对Ti-45Al-10Nb-0.2C-0.2B合金所测得的强度值又开始下降。这个观测结果说明，含铌钛铝合金的高温屈服应力对铝含量非常敏感。添加碳和硼会导致形成稳定的析出，这有助于合金的机械硬化和组织结构的稳定化。
从图中看出，采用本发明的合金，在高温下可以得到高得多的合金强度。与同类铝含量较高的合金相比，本发明的合金在铝含量较高时具有更好的抗氧化能力。本发明合金的其它优点是密度较低、生产成本较低以及应用范围更加扩大。
通过传统的冶金学中的熔炼-或浇铸方法或众所周知的粉末冶金法能够制备出本发明的合金。也可通过等热压固法、热处理法、热锻法和热挤压法或这些方法的联合使用，对本发明的合金进行变形即进一步加工处理。
权利要求
1.一种采用熔炼和粉末冶金技术制备的钛铝合金，该合金的组成主要为钛、铝和铌，其特征在于，该合金中的铝含量范围为45.5至49原子％。
2.如权利要求1所述的合金，其特征在于，该合金中含有硼。
3.如权利要求2所述的合金，其特征在于，该合金中硼含量的范围为0.1至0.5原子％。
4.如权利要求1至3之一所述的合金，其特征在于，该合金中含有碳。
5.如权利要求4所述的合金，其特征在于，所述的碳含量的范围为0.1至0.8原子％。
6.如权利要求1至5之一所述的合金，其特征在于，该合金中铌含量的范围在4至10原子％。
全文摘要
本发明涉及一种采用熔炼和粉末冶金技术制备的钛铝合金,其主要组成为钛、铝和铌。该合金中铝含量的范围为45.5至49原子%。
文档编号C22C14/00GK1360074SQ0114004
公开日2002年7月24日 申请日期2001年11月22日 优先权日2000年11月22日
发明者乔纳森·保罗, 弗里茨·阿佩尔, 乌韦·洛伦茨, 厄林·米夏埃尔 申请人:Gkss研究中心盖斯特哈赫特有限公司