Doświadczenia w zakresie wytwarzania i przetwarzania stopów na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl

• Autorzy: Szkliniarz W.

Warianty tytułu

EN

Experiences in production and processing of TiAl intermetallic phase based alloys

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy, opierając się na dostępnych danych literaturowych i wieloletnich doświadczeniach własnych, przedstawiono charakterystykę nowej generacji stopów żarowytrzymałych na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl, konkurencyjnych wobec konwencjonalnych stopów tytanu oraz nadsto-pów niklu. Scharakteryzowano skład chemiczny i właściwości różnych generacji stopów należących do tej grupy. Charakteryzując poszczególne etapy rozwoju tych stopów w okresie ostatnich kilkudziesięciu lat, starano się udzielić odpowiedzi na pytania:, jaki jest stan aktualny i perspektywy dla tych stopów, jakie bariery należy pokonać i problemy rozwiązać, aby stały się one zamiennikami drogich i ciężkich nadstopów niklu? Omówiono podstawowe technologie wytwarzania stopów na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl, ze szczególnym uwzględnieniem oryginalnej technologii wytapiania w indukcyjnych piecach próżniowych z pokrytymi powłoką ochronną tyglami ceramicznymi. Wykazano możliwości wytwarzania za pomocą tej technologii stopów o czystości i właściwościach porównywalnych z czystością i właściwościami analogicznych stopów wytopionych w piecu z tzw. "zimnym tyglem". Stwierdzono, że stopy te nadają się do przetwarzania do postaci półwyrobów i gotowych wyrobów z wykorzystaniem procesów odlewania i przeróbki plastycznej na gorąco. W celu wyeliminowania niekorzystnego wpływu rozmiarów ziarna na właściwości stopów na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl i trudności związane z kształtowaniem rozmiarów ziarna w procesach technologicznych, do jego rozdrabniana zaproponowano nową autorską metodę wieloetapowej obróbki cieplnej, której najważniejszymi etapami są: cykliczna obróbka cieplna i wyżarzanie niezupełne. Uzyskane wyniki badań wykazały, że może być ona efektywnym sposobem kształtowania rozmiarów ziarna i właściwości półwyrobów i gotowych wyrobów wykonanych z tych stopów, niezależnie od ich kształtu i wielkości, co dotychczas się nie udawało lub udawało w ograniczonym zakresie.

EN

In this work, basing on the literature information and own many years' experiences presented characteristic of new class creep resistance TiAl intermetallic phase based alloys, competitive to classical titanium alloys and nickel-based superalloys. It was characterized chemical composition and properties of various generation of this group alloys. On the basic of development stage knowledge of these alloys, in the past two-decade, it was looking for the answers about current state and prospects of TiAl intermetallic based alloys. It was reflected too, what barriers and problems must be solved before these alloys effectively replace the expensive and heavier nickel-based superalloys. It was discussed a fundamental production technologies of TiAl intermetallic phase based alloys, with particular regard the original technology of vacuum furnaces induction melting with ceramic crucibles covered protective coating. It was showed possibility of production by this technology alloys about purity and properties compared with analogous alloys melted in furnace with "cold crucible". It was affirmed that alloys are suitable to processing to form of semi-finished and finished products with using casting and hot working processes. For the elimination of unfavourable influence of grain size on TiAl intermetallic phase based alloys properties and difficulties connected with grain size forming in the technological processes proposed new, complimentary multi-stage heat treatment method of grain refining. The most important stage of this treatment are: cyclic heat treatment and under annealing. The investigation results showed, that proposed heat treatment is allowed to effective method of forming grain size and properties of semi-finished and finished products made of these alloys, aside from their shape and dimension, what was not successful so far or pretended in limited range.

Słowa kluczowe

PL

charakterystyka stopów żarowytrzymałościowych; stopy na osnowie faz międzymetalicznych TiAl; wytwarzanie i przetwarzanie stopów

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 2
• Strony: 47--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Szkliniarz W.

• Katedra Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Kim Y.-W.: Ordered Intermetallic Alloys, Part III: Gamma Titanium Aluminides, Journal of Metals 46, 1994, 30–40
• [2] Bystrzycki J., Varin R. A., Bojar Z.: Postępy w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych, Inżynieria Materiałowa 5, 1996, 137–149
• [3] Clemens H., Kestler H.: Processing and Applications of Intermetallic γ- TiAl-Based Alloys, Advanced Engineering Materials 9, 2000, 551–570
• [4] Kim Y.-W., Dimiduk D. M.: Progress in the Understanding of Gamma Titanium Aluminides, Journal of Metals 43, 1991, 40–47
• [5] Leyens C., Peters M.: Titanium and Titanium Alloys, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2003
• [6] Sauthoff G.: Intermetallics, VCH Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo (1995)
• [7] Yamaguchi M., Inui H., Ito K.: High-temperature structural intermetallics, Acta Materialia 48, 2000, 307–322
• [8] Bartolotta P., Barrett J., Kelly T., Smashey R.: The Use of Cast Ti-48Al- 2Cr-2Nb in Jet Engines, Journal of Metals 5, 1997, 48–76
• [9] Tetsui T., Miura Y.: Heat-resistant Cast TiAl Alloy for Passenger Vehicle Turbochargers, Mitsubishi Heavy Industries Technical Review 39, 2002, 1–5
• [10] Loria E. A.: Quo vadis gamma titanium aluminide, Intermetallics 12, 2001, 997–1001
• [11] Bartolotta P. A., Krause D. L.: Titanium Aluminide Applications in the High Speed Civil Transport, Glenn Research Center, Ohio NASA/TM, 1999, 209071
• [12] Szkliniarz W., Mikuszewski T.: Wpływ warunków odlewania na strukturę pierwotną stopu Ti-48Al-2Cr-2Nb, Inżynieria Materiałowa 4–5, 2003, 174–177
• [13] Szkliniarz W., Hadasik E., Mikuszewski T.: Wpływ warunków odkształcania na plastyczność na gorąco stopu Ti-48Al-2Cr-2Nb, Inżynieria Materiałowa 6, 2004, 859–864
• [14] Kościelna A., Szkliniarz W.: Wykorzystanie cyklicznej obróbki cieplnej do rozdrabniania ziarna stopu na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl, Inżynieria Materiałowa 6, 2004, 864–870
• [15] Noda T.: Application of cast gamma TiAl for automobiles, Intermetallics 6, 1998, 709–713
• [16] Szkliniarz W., Mikuszewski T., Chrapoński J., Juszczyk B., Kościelna A.: Effects of Boron, Carbon and Gadolinium Additions on the Microstructure and Grain Size of Ti-48Al-2Cr-2Nb Alloy, Ti-2003 Science and Technology, WILEY-VCH, Weinheim, 2004, 2347–2353
• [17] Ramanujan R. V.: Phase transformations in γ based titanium aluminides, International Materials Reviews 6, 2000, 217–239
• [18] Szkliniarz W.: Możliwości zastosowania obróbki cieplnej do rozdrabniania ziarn tytanu i jego stopów, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Hutnictwo, 57, Gliwice, 2000, 1–142
• [19] Szkliniarz W.: Dwufazowe stopy tytanu – od klasycznych do intermetalików, Inżynieria Materiałowa 6, 2003, 384–387
• [20] Qin G., Wang J., Hao S.: Discontinuous coarsening of primary α2/γ lamellae at colony boundaries in γ-TiAl-based alloys, Intermetallics 7, 1999, 1–4
• [21] Szkliniarz W., Kościelna A., Sozańska M.: Wykorzystanie zjawiska pogrubiania nieciągłego do rozdrabniania ziarna stopów na osnowie fazy międzymetalicznej TiAl, Materiały i Technologie 4, 2006, 272–277
• [22] Szkliniarz W., Kościelna A., Sozańska M.: Wpływ parametrów cyklicznej obróbki cieplnej na rozdrobnienie ziarna stopu Ti-48Al-2Cr-2Nb, Inżynieria Materiałowa 3, 2006, 284–287
• [23] Szkliniarz W.: Kształtowanie mikrostruktury i właściwości stopu Ti-48Al- 2Cr-2Nb w procesie wyżarzania niezupełnego, Rudy i Metale Nieżelazne 6, 2006, 350–355