一种钛铝合金涡轮及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114687811A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202210158990.6C22C14/00(2006.01)(22)申请日2022.02.21(71)申请人北京航空材料研究院股份有限公司地址100094北京市海淀区永翔北路5号(72)发明人罗倩胡海涛黄宏左家斌李建崇(74)专利代理机构北京辰权知识产权代理有限公司11619专利代理师史晶晶(51)Int.Cl.F01D5/28(2006.01)F02B37/00(2006.01)B22D13/00(2006.01)B22D27/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种钛铝合金涡轮及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种钛铝合金涡轮及其制备方法，旨在将涡轮的叶片部分改变为全柱状晶组织且心部为细小等轴晶组织，以达到提高钛铝合金涡轮使用的可靠性。一种钛铝合金涡轮的制备方法，包括：准备母合金：所述母合金包含：按原子数百分含量计，Al45.5‑46.5％，V1.5‑2.2at％，Cr1.0‑1.6at％，微量元素≤0.5％，Ti余量；所述微量元素包括Zr、Hf、C、W中的至少一种；熔化：熔化所述母合金，得到熔融液；离心浇注：准备型壳，将所述熔融液离心浇注于所述型壳中；超声处理：停止离心浇注，对所述钛合金涡轮心部所在的位置的熔融液进行超声处理；最后冷却、出炉。CN114687811ACN114687811A权利要求书1/1页1.一种钛铝合金涡轮的制备方法，其特征在于，包括：准备母合金：所述母合金包含：按原子数百分含量计，Al45.5‑46.5％，V1.5‑2.2at％，Cr1.0‑1.6at％，微量元素≤0.5％，Ti余量；熔化：熔化所述母合金，得到熔融液；离心浇注：准备型壳，将所述熔融液离心浇注于所述型壳中；超声处理：停止离心浇注，对所述钛合金涡轮心部所在的位置的熔融液进行超声处理；最后冷却、出炉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理的时长为5～8秒。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，通过将超声发生器的变幅杆插入浇注液中进行所述超声处理。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心浇注时间为1秒，离心转速为550～650rpm。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述冷却时间为25～30min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声处理时所述变幅杆插入到所述型壳的补缩通道30～60mm深处。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述型壳是具有氧化钇面层的陶瓷型壳。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述母合金通过以下方法获得：按照合金配比取原料，采用真空感应悬浮熔炼炉冶炼三次。9.一种钛铝合金涡轮，其特征在于，所述钛铝合金涡轮包含以下元素：按原子数百分含量计，Al45.5‑46.5％，V1.5‑2.2at％，Cr1.0‑1.6at％，微量元素≤0.5％，Ti余量；其中，所述钛铝合金涡轮包括叶片和心部，所述叶片呈全柱状晶组织，所述心部呈等轴晶组织。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微量元素包括Zr、Hf、C、W中的至少一种；和/或，所述钛铝合金涡轮主要包含以下化合物：片层结构α2/γ相和以纳米尺度分布的Ti3AlC相。2CN114687811A说明书1/4页一种钛铝合金涡轮及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种钛铝合金涡轮及其制备方法。背景技术[0002]钛铝合金密度低，具有高的比强度和比弹性模量，在高温时仍能保持足够高的强度和刚度，同时它还具有良好的抗蠕变及抗氧化能力，这些优点使其成为航空、航天以及汽车的轻质耐热结构件的最具竞争力的材料。应用钛铝合金将可以减轻增压器涡轮的重量，降低涡轮转子系统的转动惯量，达到提高废气涡轮增压发动机的加速响应性、减少起动或加速时冒黑烟和提高增压器轴系可靠性的目的。但有取向层片组织的钛铝合金涡轮心部组织取向差异导致强度低(涡轮心部宏观组织见图1和2)，且强度的稳定性差，不利于部件的可靠性。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种钛铝合金涡轮及其制备方法，旨在将涡轮的叶片部分改变为全柱状晶组织且心部为细小等轴晶组织，以达到提高钛铝合金涡轮使用的可靠性。[0004]为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：[0005]本发明一方面提供了一种钛铝合金涡轮的制备方法，其包括：[0006]准备母合金：所述母合金包含：按原子数百分含量计，Al45.5‑46.5％，V1.5‑2.2at％，Cr1.0‑1.6at％，微量元素≤0.5％，Ti余量；[0007]熔化：熔化所述