《表1 钛/铝系金属间化合物的生成自由能[37]》

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《钛/铝复合板研究进展》

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界面金属间化合物的形成过程实质上是钛、铝原子的相互扩散反应过程，受时间和温度以及扩散系数等因素的影响。有学者把金属间化合物的形成分为两个阶段：1)金属间化合物在钛/铝界面内平行生长；2)金属间化合物在垂直方向（厚度方向）上生长[34-35]。ASSARI等[21]将570℃、40 MPa热压+450℃热轧制备的钛/铝复合板分别在550、600、650、700和750℃下退火2、4和6 h后，发现从600℃开始，TiAl、Ti Al2、Ti Al3、Ti3Al均存在，随着温度的升高，TiAl2含量迅速增加。当复合板在750℃下退火6 h后，TiAl2成为体积分数最高的金属间化合物。KALE等[36]提出了一个Modified Heat of Formation（MEHF）模型来预测金属间化合物的形成顺序，发现TiAl3是钛/铝之间最先形成的优先相。KATTNER等[37]提出了钛/铝系金属间化合物在300～900℃的吉布斯生成自由能计算表（见表1）。根据此表，得出在300～900℃内不同钛/铝金属间化合物的自由能变化情况，如图7所示。从图7中可以看到，TiAl3相对于Ti Al以及Ti3Al相具有更低的生成自由能，虽然Ti2Al5和Ti Al2的生成自由能更低，但是二者必须以TiAl的存在为前提[38-39]，因此TiAl3是钛/铝原子扩散过程中形成的第一种金属间化合物。