梯度结构TiAl合金

室温强度增2.7倍

在室温和750 °C高温下都实现显著强化，归因于梯度晶粒引发的位错交互。

李培杰 · 陈云贵 · Liu, Xin · Wang, Xiaohu · 陈芙蓉 · Qi, Zhixiang · Zheng, Gong · Henggao, Xiang · 陈国良

Journal of Materials Science and Technology 2023

参数信息

室温压缩强度

2.57 GPa

750 °C压缩强度

1.28 GPa

技术优势

强度提升2.7倍

增材制造得到的梯度晶粒TiAl合金室温压缩强度达到2.57 GPa，是等轴晶TiAl的约2.7倍，梯度结构带来显著强化。

高温强化不衰减

梯度结构在750 °C下依然有效，此时压缩强度为1.28 GPa，说明强化机制可承受高温，适合高温承载应用。

位错交互机制明确

实验和原子模拟表明，强化源于梯度晶粒内多个滑移系相交产生的更多不可动位错，高温下还伴随Hirth位错增加，机理清晰。

应用场景

• 铝化钛叶片：利用梯度强化在高温下仍保持高强度，可制造更耐久的涡轮叶片。
• 高温结构件：梯度TiAl合金在750 °C仍具1.28 GPa强度，适合做高温承载件。
• 增材制造金属件：增材制造直接获得梯度晶粒，省去后续复杂变形工艺。
• 高强轻质结构：TiAl本身轻质，梯度强化后强度大幅提升，适合高强轻质结构。