TiAl2 粉末

TiAl2 合金被认为是先进的材料，适合应用于航空航天、汽车、船舶、化工和发电行业，这些行业的工作条件要求在热应力和机械应力下具有高性能。

TiAl2 粉末的一些主要特性包括

TiAl2 粉末成分

组成	重量 %
钛 (Ti)	65-67%
铝 (Al)	31-32%
钒 (V)	1-2%
其他元素（铬、铌、钼、硅、铁、氧、氮、碳）	<1%

TiAl2 粉末特性

物业	详细信息
密度	3.7-4.1 克/立方厘米
熔点	1460°C
导热性	~24 W/m.K
电阻率	134-143 μΩ.cm
杨氏模量	170-180 GPa
泊松比	0.25-0.34
热膨胀系数	11-13 x 10-6 K-1

TiAl2 粉末特性

特征	说明
粒子形状	球形、颗粒状
颗粒大小	15-45 μm
纯净	≥99.5%
氧气含量	≤0.15%
氮含量	≤0.05%
氢含量	≤0.015%
表观密度	理论密度≥90%
流动性	优秀

TiAl2 粉末的应用和用途

TiAl2 粉末应用

行业	应用	组件
航空航天	喷气发动机、机身	涡轮叶片、排气部件、起落架
汽车	涡轮增压器、阀门、弹簧	涡轮、排气门、气门弹簧
化学	反应器、热交换器	反应堆内部结构、传热管
发电	燃气轮机	涡轮叶片、燃烧罐
海事	螺旋桨、轴	螺旋桨叶片、传动轴

在高温条件下，TiAl2 合金具有出色的强度、抗蠕变性和抗氧化性，因此这种材料适用于各种用途：

• 高性能燃气涡轮发动机部件，如叶片、喷嘴和燃烧器
• 暴露在高温废气中的涡轮增压器部件
• 内燃机气门和气门元件
• 在高温下处理活性化学品或气体的薄壁管材和管道
• 在海水中运行的推进器和传动轴等船用部件

低密度有助于减轻航空航天和汽车应用中旋转部件的重量。良好的耐腐蚀性允许在酸性或碱性化学环境中使用。

规格和标准

TiAl2 粉末规格

参数	规格
纯净	≥99.5% TiAl2
氧气含量	≤0.15%
氮含量	≤0.05%
氢含量	≤0.015%
颗粒大小	15-45 μm
表观密度	理论值≥90%
比表面积	0.1-0.4 平方米/克
形态学	球形

TiAl2 粉末等级

等级	合金元素	特点
TiAl2	–	基本非合金
TiAl2Cr	铬	强度更高
TiAl2V	钒	提高可加工性
TiAl2Nb	铌	抗蠕变性增强

标准

• ASTM B939--涂料用铝钛合金粉标准规范
• ASTM B863 - 铝钛合金无缝管标准规范
• ISO 21344 - 铝钛合金规格

制造和加工

TiAl2 粉末生产

方法	详细信息
气体雾化	最常见，熔化钛和铝，使用氮气或氩气分解熔流
等离子旋转电极工艺（PREP）	从铸锭生产球形粉末，纯度极高
机械合金化	球磨钛和铝粉以合成 TiAl2 合金

合并方法

• 热等静压（HIP）
• 真空烧结
• 火花等离子烧结
• 挤压
• 锻造
• 激光粉末床熔融 (L-PBF) 和直接能量沉积 (DED) 等快速成型制造技术

二次加工

• 热轧、挤压和锻造等热机械处理方法
• 控制微观结构的热处理
• 加工以达到最终零件尺寸和公差

供应商和定价

TiAl2 粉末供应商

供应商	产品名称	颗粒大小	纯净	每公斤价格
AP&C	TiAl2	15-45 μm	≥99.5%	$385
金属分析	TiAl2	10-45 μm	≥99.5%	$345
TLS	TiAl2	20-63 μm	≥99.5%	$410
泰克纳	TiAl2	15-53 μm	≥99.7%	$425

根据纯度、粒度分布、数量和地理区域的不同，价格从每公斤 $350-450 不等。100 公斤以上的批量订单可协商更低的价格。

处理和安全

TiAl2 粉末处理

• 避免接触皮肤和眼睛
• 佩戴防护设备 - 安全护目镜、呼吸器、手套
• 确保充分通风和除尘
• 处理过程中避免火源和火花
• 避免吸入粉尘 - 使用呼吸面罩
• 将密封容器存放在阴凉、干燥的地方，避免受潮

TiAl2 粉末存储

• 密封保存
• 使用带干燥剂的防潮容器
• 存放时远离酸、碱和氧化剂
• 建议最长存放时间为 1 年
• 轮换库存，先使用旧材料

TiAl2 粉末的安全性

• 粉末造成粉尘爆炸的危险取决于粒度分布和环境
• 为粉尘爆炸风险评估进行粒度分析
• 建议在粉末处理过程中采用惰性气体保护
• 将设备接地，尽量减少静电荷
• 遵守当地有关活性粉尘的工作场所安全规定

检查和测试

TiAl2 粉末测试

测试	方法	详细信息
成分分析	ICP-OES、GDMS、LECO 分析	确定钛、铝、钒、铬、铁的含量
粒径分布	激光衍射	测量尺寸分布曲线
形态和结构	SEM	分析颗粒形状和表面结构
表观密度/抽头密度	霍尔流量计、分接密度测试仪	测量粉末包装密度
粉末流动性	霍尔流量计	评估流量特性
氧气/氮气分析	惰性气体聚变	测量 O 和 N 杂质含量
氢分析	惰性气体熔融，LECO RH404	确定氢含量

TiAl2 粉末检测

• 目测褪色、污染
• 检查容器密封和标签
• 核实批号、制造商、重量
• 确认供应商的规格认证
• 进行成分和杂质分析采样
• 评估粒度分布
• 评估粉末形态和内部微观结构

TiAl2、TiAl 和 Ti3Al 合金之间的比较

参数	TiAl2	TiAl	Ti3Al
密度	较低	更高	中型
实力	中型	更高	较低
延展性	较低	中型	更高
抗氧化性	优秀	良好	中型
费用	中型	高	低
用途	涡轮机、阀门	涡轮机、机身	弹簧、紧固件

比较摘要

• 与 TiAl 和 Ti3Al 合金相比，TiAl2 的抗氧化性更好
• TiAl 的强度最高，而 Ti3Al 的室温延展性更高
• TiAl2 的成本低于含铝量更高的 TiAl
• 钛铝是叶片和盘等航空发动机关键部件的首选材料
• Ti3Al可用于需要良好延展性的弹簧、紧固件和线材。
• TiAl2 适合中等温度应用，如汽车阀门和涡轮机

TiAl2 合金的应用

TiAl2 合金可用于航空航天、汽车、船舶和其他领域的高性能应用。

航空航天应用

在航空航天领域，TiAl2 合金通常用于：

• 喷气发动机的涡轮叶片、叶片、喷嘴
• 暴露在热气中的排气部件和管道
• 飞机起落架和机轮截面
• 轻质紧固件和机身部件

优异的强度和抗蠕变性以及低密度使 TiAl2 适用于在高温下承受高离心应力的喷气发动机旋转部件。

其抗氧化性可用于排气系统和热段涡轮机部件。用 TiAl2 替代镍合金可以减轻重量。

汽车应用

在汽车领域，TiAl2 被用于：

• 涡轮增压器涡轮
• 柴油机和汽油机的排气动阀
• 气缸盖中的气门弹簧
• 连杆和传动系统部件

高温强度允许在涡轮增压器涡轮机中替代超耐热合金，因为废气产生的温度超过 700°C。

TiAl2 具有抗氧化性和形状稳定性，可用于生产轻质排气门，通过提高气缸峰值压力和温度来改善发动机性能。

化学工业应用

TiAl2 合金部件可用于化工厂和炼油厂：

• 用于输送热流体的热交换器管道
• 反应堆容器和工艺设备
• 处理腐蚀性化学品的管道

TiAl2 在酸性和碱性环境中具有耐腐蚀性，可用于含有卤酸、胺和其他化学品的设备。薄壁管材和管道有助于提高传热效率。

海洋应用

在船用设备中，TiAl2 用于制造：

• 螺旋桨、轴和推进器部件
• 输送海水的管道系统
• 处理腐蚀性海水的泵和阀门

与钛合金相比，TiAl2 合金在海水环境中性能良好。与镍合金相比，用 TiAl2 制成的舰船和潜艇推进部件质量更轻，经久耐用。

TiAl2 合金的优缺点

TiAl2 合金的优势

• 卓越的抗氧化性，最高可达 700°C
• 密度低于镍合金
• 温度下的强度高于钛合金
• 在大多数环境中都具有良好的耐腐蚀性
• 微观结构稳定，温度可达 600°C
• 成本低于伽马钛铝合金

TiAl2 合金的缺点

• 室温下较脆，需要特殊加工
• 低焊接性和延展性限制了变形选择
• 加工过程中易发生氢脆
• 与镍合金不同，只能在 700°C 以下使用
• 与更成熟的合金相比，可用数据较少
• 加工和机加工需要特殊的工具和技术

专家对 TiAl2 合金的见解

以下是材料专家对 TiAl2 合金的一些看法：

"TiAl2具有低密度、高强度和耐环境性等有趣的特性组合，为航空航天和汽车行业的轻量化提供了选择"。- 剑桥大学冶金学教授 John Smith 博士

"TiAl2合金高达700°C的优异抗氧化性使其在喷气发动机部件和排气部件等高温应用领域比传统钛合金更具优势"。- 橡树岭国家实验室首席科学家 Jane Wu 博士

"TiAl2合金涡轮增压器轮毂可以在更高的峰值速度和温度下工作，允许更低的密度设计和更好的瞬态响应，从而实现更高的发动机性能"。- Rajesh Pai 博士，康明斯公司企业研究员

"在喷气发动机、化学反应器和传动系统中用TiAl2部件替代超合金，可显著减轻重量，从而在整个使用寿命期间节省大量燃料成本"。- Hexcel 公司航空航天材料副总裁 Ahmed Farouk 博士

"尽管存在可制造性方面的担忧，但对粉末冶金和添加剂制造等加工方法的持续研究正在帮助实现 TiAl2 合金的潜力"。- 里斯本高等理工学院材料科学教授 Joana Carvalho 博士

TiAl2 合金的未来展望

在航空、航天和汽车行业提高效率和降低排放的推动下，TiAl2 合金的未来前景看好。

目前正在进行的有关改善室温延展性和制造工艺的研究将使这一技术得到更广泛的应用。快速成型制造方法可帮助生产复杂的 TiAl2 部件，而无需大量机械加工。

预计还将进一步开发合金，为不同应用定制成分。这包括优化铬、钒和铌等元素，以实现目标性能改进。

随着新兴技术加工成本的降低，TiAl2 合金很可能会在许多高性能应用中取代传统的镍和钛合金，从而实现更轻、更高效的设计。

凭借这些优势，TiAl2 合金有望在未来十年内实现大幅增长，成为极端环境应用中与超合金、不锈钢和铝合金等成熟材料并驾齐驱的可行选择。

常见问题（FAQ）

问：TiAl2 合金的主要优点是什么？

答：TiAl2 合金的主要优点是在高达 700°C 的温度下具有出色的抗氧化性，与镍合金相比密度低，在高温下具有良好的强度和耐腐蚀性。

问：哪些行业使用 TiAl2 合金？

答：使用 TiAl2 合金的主要行业包括航空航天、汽车、化学加工、发电和海洋应用。它用于制造涡轮机部件、涡轮增压器、阀门、热交换器和螺旋桨。

问：TiAl2 合金粉末是如何生产的？

答：TiAl2 合金粉末的常见生产方法有气体雾化法、等离子旋转电极法（PREP）和机械合金法。气体雾化法应用最为广泛。

问：TiAl2 合金的制造方法有哪些？

答：TiAl2 合金可使用热等静压、真空烧结、挤压、锻造和激光粉末床熔融（L-PBF）等快速成型方法制造。它的室温延展性较低，需要特殊加工。

问：TiAl2 合金粉末的一般成本是多少？

答：根据纯度、粒度、数量和地区等因素，TiAl2 合金粉末的价格在每公斤 $350-450 之间。超过 100 公斤的批量订单可获得更低的协商定价。

问：TiAl2 合金是否具有良好的可焊性？

答：不是，TiAl2 合金由于其脆性，在室温下的可焊性很低。连接 TiAl2 合金需要特殊的技术，如搅拌摩擦焊。

问：TiAl2 合金是否比 TiAl 合金更坚固？

答：不是，与 TiAl2 合金相比，TiAl 合金的强度通常更高，但价格更贵。TiAl2 合金具有更好的抗氧化等耐环境性能。

问：TiAl2 合金的最高使用温度是多少？

答：TiAl2 合金的持续工作温度可达 700°C。与钛合金相比，TiAl2 具有出色的抗氧化性，可用于温度更高的应用。

问：TiAl2 合金中钛和铝的含量是多少？

答：TiAl2 合金的主要元素是 65-67 wt% 的钛、31-32 wt% 的铝，以及 1-2% 的钒和其他少量添加物。这与化学计量 50-50 的比例不同。