京津冀中心创新成果丨“轻质高温钛铝合金制备与加工的关键技术研究”项目取得重要进展

钛铝合金具有轻质、高比强、耐蚀、抗氧化及优异的室温和高温力学性能，是航空航天、汽车发动机等热端结构件的理想材料。目前，第二代钛铝合金多采用精密铸造成型，由于技术难度大、成本高，且无法避免产生铸造缺陷等问题，限制了其在民用市场上的应用。因此开展第三代钛铝合金热加工技术的研究具有重要意义。

针对钛铝合金热变形抗力大，变形温度高，容易产生变形裂纹等技术难点，京津冀国家技术创新中心（以下简称“中心”）与北京航空航天大学联合开展了“轻质高温钛铝合金制备与加工的关键技术研究”项目攻关。以第三代γ-TiAl合金为研究对象，探索变形钛铝合金棒材的制备工艺及组织性能调控方法，为钛铝合金在汽车、航空发动机热端结构件的应用研究奠定基础。

本项目采用热挤压加工工艺，通过对热力耦合作用下钛铝合金的变形行为及组织演变等的研究及制备工艺调控，现已成功经由直径76mm的钛铝合金铸锭热挤压制备出直径20mm的钛铝合金挤压棒，获得了较佳的热处理工艺参数，经过测试棒材的性能较为均匀，室温抗拉强度可达到800MPa以上。此外，确定了挤压态合金的二次加工工艺条件，为进一步优化变形钛铝合金的性能提供了理论和实践基础，为后续轻质高温钛铝合金的规模化生产提供了重要依据。

图1 挤压态合金的热压缩模拟研究

目前，项目已顺利通过中期检查，未来对热压缩模拟的实验数据进行更深入的分析，建立不同材料状态的本构关系和热加工图，分析挤压棒材的微观组织及力学性能，建立工艺参数-显微组织-力学性能之间的关系。同时，积极探索材料在汽车、化工、能源、生物医用材料等领域的应用。