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研究作者及机构，期刊与发表时间
本文的主要作者包括 Na Liu、Zhou Li、Wenyong Xu、Liang Zheng 和 Yang Liu，其研究所属机构为北京航空材料研究院的“高温结构材料先进技术重点实验室”。该研究成果发表在 Materials Science Forum 期刊的第898卷 (2017年6月19日上线)，文章标题为“Fabrication and Properties of Gas Atomized Gamma Titanium Aluminide Powders and PM Processing”。
研究背景
本研究聚焦于伽马钛铝化物（gamma titanium aluminide）合金，这种材料因其在高性能航空航天与汽车发动机中的潜在结构应用而受到关注。伽马钛铝化物合金具有低密度、高强度、高温刚性以及蠕变抗性和抗氧化性等特性，在航空及汽车工程零部件的制造中展现出优势。然而，受限于低温延展性差及可加工性不足，其广泛工业应用受到限制。因此，近年来研究重点转移至粉末冶金（Powder Metallurgical, PM）技术，尤其是通过气体雾化制备的预合金钛铝粉末及其后续热等静压（Hot Isostatic Pressing, HIP）加工，其能够实现均匀细微的微观组织结构并提高材料性能。本研究旨在探索通过氩气雾化法制备伽马钛铝化物粉末及其相关粉末冶金工艺的微观组织特性与性能表现。
研究流程与实验方法
研究主要分以下几个过程，每个过程均涵盖了具体的实验和分析流程：
伽马钛铝化物粉末制备
使用氩气雾化法制备了标称组成为 Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.2W-0.2B（原子百分比）的预合金钛铝粉末。粉末制备采用了下列关键步骤：
粉末的热等静压（HIP）加工
筛分后的雾化粉末装入钛制密封容器，经真空排气后密封，并在1200℃、150 MPa条件下加热4小时完成致密化处理。生成的压坯尺寸为直径70 mm，高度90 mm。
粉末与致密化样品的微观组织与成分检测
实验数据分析
分析包括粒径分布、气体含量（氧和氮）浓度、微观组织形态等，并对所得数据进行统计与归纳。
研究的主要结果与分析
粉末形态与微观结构
氩气雾化制备的伽马钛铝粉末颗粒形态接近理想球形。SEM观察显示粉末表面具有明显的细胞-枝晶混合结构，表明其快速凝固特性。截面微观观察结果显示随着颗粒粒径减小，细胞结构逐步长大，这与颗粒冷却历史及凝固条件密切相关。此外，XRD 分析表明，粗颗粒以 γ相为主，细颗粒以 α2相为主。
粒径分布与气体含量
粉末粒径呈正态分布，集中在70-200 µm之间。实验表明，气体雾化法制备的粉末在惰性气氛保护下具有较低氧和氮含量，氧浓度随粒径减小而稍有上升，但即使最小颗粒氧含量也低于0.12%。
热等静压后压坯的微观组织与性能
HIP加工显著提高了粉末的致密化程度，达到99.6%。压坯显微镜观察显示，γ相晶粒尺寸约为6 µm，微观组织表现为均匀的近等轴晶结构。然而，在局部区域仍观察到较粗大的 α2+γ 层片状结构，这与局部化学成分波动相关。
成分分析
EDS分析表明，不同相具有显著的成分分布特征：亮相域为富 Ti 的 α2相，暗相域为高 Al 的 γ相，层片区则同时包含 α2 和 γ。
研究结论与价值
本研究成功采用氩气雾化技术制备了伽马钛铝化物预合金粉末，并通过粉末冶金技术及热等静压加工实现了高致密度的致密化压坯。研究不仅揭示了粉末快速凝固条件下的微观组织特性，也分析了颗粒尺寸、气体含量与微观结构之间的关系。实验过程中，所开发的工艺路线为钛铝合金粉末的大规模制备与工业应用提供了技术基础。
科学价值方面，研究在快速凝固伽马钛铝化物粉末微观组织演变机制上进行了深入探讨，并首次实现了高度均匀的细等轴晶微观结构。应用价值方面，材料的高致密性和均匀微观组织为进一步加工（如锻造与轧制）及实际零部件制造奠定了良好的基础。
研究亮点
本文研究具有以下亮点：
1. 提出并验证了氩气雾化制备伽马钛铝化物粉末的可行性；
2. 系统分析了颗粒粒径与凝固微结构及成分的关系；
3. 结合HIP工艺优化实现了高致密性和均匀微观组织的伽马钛铝合金压坯；
4. 采用了多种先进的微观表征手段如SEM、EDS 和 TEM，为微观组织与性能关联研究提供了详细数据支持。
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