TiAl金属间化合物近终形成形的相关基础研究

TiAl金属间化合物是最有希望的新一代轻质高温合金，高Nb－TiAl合金是北京科技大学陈国良院士发展的具有我国自主知识产权的高性能TiAl合金，在现代航空航天等高技术领域中具有十分重要的应用前景。本项目将针对高Nb-TiAl合金室温延性低、塑性加工成形困难等问题，开展射频等离子雾化制粉－粉末注射成形制备原理与技术的研究。重点研究高Nb-TiAl合金粗颗粒粉末在等离子体中的熔化、破碎、球化和凝固规律；低残留粘结剂设计及喂料流变行为；成形坯脱脂与烧结致密化规律；烧结组织与制品尺寸控制原理与方法等，为发展高Nb-TiAl合金微细球形粉末制备技术和复杂形状零件的直接成形技术奠定理论和技术基础。本研究对于推进高Nb-TiAl合金的应用具有重要意义。

TiAl金属间化合物是最有希望的新一代轻质高温合金，而高Nb－TiAl合金是北京科技大学陈国良院士发展的具有我国自主知识产权的高性能TiAl合金，在现代航空航天等高技术领域中具有十分重要的应用前景。本项目针对高Nb-TiAl合金室温延性低、塑性加工成形困难等问题，开展了射频等离子体球化制粉－粉末注射成形制备原理与技术的研究。重点研究高Nb-TiAl合金铸锭的成分均匀化热处理机制；高Nb-TiAl合金粉末的破碎及球化规律；低残留粘结剂设计及喂料流变行为；成形坯脱脂与烧结致密化规律；烧结组织与制品尺寸控制原理与方法等。通过研究，确立了流化床气流磨研磨结合射频等离子体球化制备高Nb-TiAl合金微细球形粉末工艺，探明了粉末特性控制规律及原理，制备出数均粒径低于20 微米的微细球形高铌TiAl合金粉末，以满足粉末注射成形对原料粉末的特殊要求。并采用自主发明的改性石蜡基粘结剂，建立了高Nb-TiAl合金粉末注射成形系统技术，以制备合金粉末为原料，制备出高致密度、形状复杂的高铌TiAl合金制品，其力学性能优于铸造合金水平，可有效解决TiAl合金的成形问题，为高温高活性合金的近终形成形提供了一条新途径。该项目资助下，培养硕博士研究生3名，申请相关发明专利2项，发表学术论文10篇，圆满完成项目预期研究目标，研究成果对于发展高温高活性合金复杂形状零件的精密制备技术、推进高Nb-TiAl合金的实际应用具有重要科学意义。