Введение
Межметалли́ческое хими́ческое соедине́ние
Алюмини́д ти́тана (хими́ческая формула TiAl), обычно гамма-титан, является межметалли́ческим хими́ческим соедине́нием. Он лёгок, устойчив к окислению и высоким температурам, но обладает низкой пласти́чностью. Плотность γ TiAl составляет около 4,0 г/см³. Он находит применение в различных областях, включая авиацию, реактивные двигатели, спортивное оборудование и автомобилестроение. Разработка сплавов на основе TiAl началась примерно в 1970 году. Эти сплавы стали использоваться в указанных областях лишь с 2000 года. Алюмини́д ти́тана включает три основных межметалли́ческих соединения: гамма-алюмини́д ти́тана (гамма TiAl, γ TiAl), альфа-2 Ti3Al и TiAl3. Среди них наибольший интерес и применение получил гамма-алюмини́д ти́тана.
Применение гамма-ТиАЛ
Gamma TiAl обладает отличными механическими свойствами и устойчивостью к окислению и коррозии при повышенных температурах (более 600 °C), что делает его возможной заменой традиционных компонентов суперсплавов на основе никеля в авиационных турбинных двигателях. Сплавы на основе TiAl обладают потенциалом для увеличения отношения тяги к весу в авиационных двигателях, особенно это касается лопаток турбины низкого давления и лопаток компрессора высокого давления, которые традиционно изготавливаются из суперсплавов на основе никеля, плотность которых почти вдвое выше, чем у сплавов на основе TiAl. Некоторые сплавы гамма-титанового алюминида сохраняют прочность и устойчивость к окислению до 1000 °C, что на 400 °C превышает предельную рабочую температуру обычных титановых сплавов. Компания General Electric использует гамма-тиалу для изготовления лопаток турбины низкого давления двигателя GEnx, который устанавливается на самолеты Boeing 787 и Boeing 747-8. Это было первое крупномасштабное применение этого материала в коммерческом реактивном двигателе, которое началось в 2011 году. Лопатки TiAl LPT отливаются компаниями Precision Castparts Corp. и Avio s. p. a., а обработка лопаток LPT 6-й и 7-й ступеней выполняется компанией Moeller Manufacturing. Изучается альтернативный способ производства гамма-титановых алюминидных лопаток для двигателей GEnx и GE9x с использованием аддитивных технологий. В 2019 году была выпущена новая облегченная версия наручных часов Omega Seamaster весом 55 г, в которой для изготовления корпуса, задней крышки и заводной головки использован гамма-титановый алюминид, а циферблат и механизм – титан Ti 6/4 (класс 5). Розничная цена этих часов составила 37 240 фунтов стерлингов, что в девять раз превышает стоимость базовой модели Seamaster и сопоставимо с ценой топовой версии с платиновым корпусом и усложнением фаз луны.
Тианол3
TiAl3 обладает самой низкой плотностью – 3,4 г/см³, наивысшей микротвердостью – 465–670 кг/мм² и лучшей стойкостью к окислению даже при 1000 °C. Однако применение TiAl3 в машиностроении и аэрокосмической отрасли ограничено его низкой пластичностью. Кроме того, потеря пластичности при комнатной температуре обычно сопровождается изменением характера разрушения с пластичного трансгранулярного на хрупкий межгранулярный или хрупкое сколовое разрушение. Несмотря на разработку множества методов повышения вязкости разрушения, обработка таких материалов остается сложной задачей. Технология изготовления деталей близкой к окончательной форме рассматривается как один из наиболее предпочтительных способов получения этих материалов. {дата=июль 2022}