一种钛铝合金全片层组织的调控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111975003A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010816316.3(22)申请日2020.08.14(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人寇宏超王艺超孙智刚刘旭高文强唐斌李金山(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人慕安荣(51)Int.Cl.B22F3/15(2006.01)B22F3/093(2006.01)B22F3/24(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种钛铝合金全片层组织的调控方法(57)摘要一种钛铝合金全片层组织的调控方法，在热等静压炉中进行致密化，致密化温度＞1230℃、压力＞130MPa。粉末致密化过程中在高温和压力的作用下，使得Mo元素充分扩散，不偏聚。由于Mo元素偏聚富集是形成B2相的重要条件之一，故能够有效抑制B2相的析出。本发明一次性实现全致密的TNM合金试样，相较于传统制备工艺，不仅可以获得全片层组织，还能够将B2相含量从大于10％有效降低到2％以下。CN111975003ACN111975003A权利要求书1/1页1.一种钛铝合金全片层组织的调控方法，其特征在于，具体过程是：步骤1，粉末热等静压制备TNM合金试样：取1.1～3.0kg的TNM预合金粉末装入纯钛包套内并振实；该TNM预合金粉末的粒度为60～250μm；对装有经过振实的TNM预合金粉末的包套除气并封焊除气口；将封焊好的纯钛包套放入热等静压炉中进行致密化处理，得到致密度达到99.98％的TNM合金试样；步骤2，热处理：将得到粉末热等静压TNM合金试样置于热处理炉中进行热处理；具体过程是：Ⅰ将所述粉末热等静压TNM合金试样以5℃/min随炉加热至1320～1350℃并保温10min；保温结束后，以10℃/min的降温速度随炉冷却至1220～1260℃后保温1h；保温结束后空冷至室温；得到经过热处理的粉末热等静压TNM合金试样；Ⅱ将所述经过热处理的粉末热等静压TNM合金试样以10℃/min随炉加热到850℃，进行6h保温，保温结束后炉冷至室温，得到具有全片层组织的钛铝合金试样。2.如权利要求1所述钛铝合金全片层组织的调控方法，其特征在于，在振实TNM预合金粉末时，分别沿着振动平台XYZ三轴方向分别进行振动，首先沿Z轴垂直方向上下振动，振动频率为50Hz，振动时间10～15min；所述垂直方向振动结束后，进行X轴水平方向左右振动，振动频率为30Hz，振动时间为5～10min；所述水平方向振动结束后，进行Y轴纵向方向前后振动，振动频率为30Hz，振动时间为5～10min；TNM预合金粉末的密度为2.68g/cm3～2.72g/cm3；得到经过振实的TNM预合金粉末。3.如权利要求1所述钛铝合金全片层组织的调控方法，其特征在于，对对装有经过振实的TNM预合金粉末的包套除气时，将该包套加热至25℃并保温1h；待保温结束后，以10℃/min升温速率继续升温至350℃保温2h；保温结束后，以10℃/min升温速率继续升温至650℃保温1h；通过液压钳压扁除气管长度方向的中间位置，压扁长度为100～150mm；用氧乙炔封焊除气口；所述梯度除气过程中，保持包套内真空度＜10-3Pa。4.如权利要求1所述钛铝合金全片层组织的调控方法，其特征在于，所述致密化处理中，热等静压温度为1230～1260℃，压力为130～170MPa，保温时间为3～5h；得到TNM合金试样。2CN111975003A说明书1/5页一种钛铝合金全片层组织的调控方法技术领域[0001]本发明涉及粉末冶金领域，具体是一种合金成分范围为Ti-(42-45)Al-(3-5)Nb-(0.1-2)Mo-(0.1-0.2)B的合金全片层组织的调控方法。背景技术[0002]所述Ti-(42-45)Al-(3-5)Nb-(0.1-2)Mo-(0.1-0.2)B钛铝合金为第三代钛铝合金，在本领域中被称为TNM钛铝合金。由于具有低密度、高比强、良好的高温力学性能和优异的热成形能力，服役温度可达750℃，是航空领域应用的轻质高温金属结构材料。鉴于性能与显微组织有着密切联系，具有细小全片层组织的TiAl合金，可以获得优异的高温蠕变性能和断裂韧性。目前，采用传统的热加工工艺(如铸造、锻造)以及后续热处理工艺调控，TNM合金主要以近片层为主，且B2相含量较高，在服役温度条件下，B2相为硬脆相且不稳定，可以转变为ω相，在受载荷条件下容易成为裂纹源以及裂纹扩展通道，从而降低钛铝合金的高温服役性能及稳定性。另外，铸造TNM合金，不仅存在偏析和微裂纹