[01387385]钛铝基粉末冶金汽车发动机气门关键技术研究

该项目研究开发了一种低成本、性能优异、适合于汽车发动机气门使用要求的TiAl基合金。研究中采用低成本的TiH2粉代替纯钛粉作为合金的原料粉，经机械合金化和烧结后制备的TiH2-Al-Si-Nb系合金具有和Ti-Al系合金相同的TiAl和Ti3Al相。这种合金具有成本低、密度小、良好的高温强度和抗高温氧化性能，符合汽车气门的使用性能要求，具有良好的应用前景。研究中系统地分析了TiH2(45～48)Al-0.2Si-(5～12)Nb系合金机械合金化过程中，粉末成分及球磨工艺对混合粉末颗粒尺寸、组织和结构的影响，确定了最佳的球磨工艺。经30～40h的球磨，混合粉末形成了纳米晶、非晶及TiAl金属间化合物，将机械合金化粉末分别采用真空和放电等离子烧结方法制备出TiAl基合金，获得了密度高及细小、均匀的颗粒状TiAl和Ti3Al组织。研究中发现组织形态对高温氧化性能有很大的影响，细小颗粒状TiAl和Ti3Al组织更有利于形成Al2O3氧化膜，其高温抗氧化性远高于层片状组织。 与高温不锈钢相比，该合金密度低了近一半，而且其高温比强度和抗高温氧化性更佳，因此是最佳的轻质高温结构材料。若替代不锈钢在汽车上应用，将对汽车的轻量化带来积极的作用，其应用前景广阔。