一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102400074A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102400074A(43)申请公布日2012.04.04(21)申请号201110395188.0(22)申请日2011.12.02(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人李永胜于延洲陈光(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C1/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺(57)摘要一种减少定向凝固高铌钛铝合金偏析的热处理工艺。将包含微量元素W、B、Y、Mn等的高铌钛铝合金成分按原子百分比Ti-(44~46)Al-(6~9)Nb-(0~2)(W、Mn)-(0~0.5)(B、Y)配制，利用电弧熔炼得到纽扣锭，并吸铸成合金试棒，采用Bridgeman方法制备定向凝固高铌钛铝合金试样。定向凝固技术使合金晶粒沿受力方向生长，消除横向晶界，提高了高温性能，但是由于铸态高铌钛铝合金普遍存在的S偏析、β偏析、α偏析，造成组织缺陷，最终影响了合金的力学性能。本发明通过对定向凝固试样在1250-1290ºC下保温6-24h，待试样随炉冷却至890-910ºC并保温30-35min，大幅减少β偏析、α偏析，同时未出现再结晶与晶粒长大现象，有效提高合金力学性能。该方法工艺简单可靠，成本低，实用性强，获得的高强韧定向凝固高铌TiAl合金在航空航天领域有广泛的应用前景。CN10247ACCNN110240007402400073A权利要求书1/1页1.一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺，其特征是所述工艺按以下步骤进行：步骤1、使用电弧熔炼或悬浮熔炼方法熔炼高铌钛铝合金纽扣锭，使用吸铸方法将纽扣锭铸造成圆柱形试棒，将试棒放进涂有氧化钇涂层的氧化铝管并保温，通过Bridgeman方法进行抽拉，得到高铌钛铝合金试样；步骤2、截取所得定向凝固高铌钛铝合金试样的中间段；步骤3、将试棒装入涂有氧化钇涂层的氧化铝管，通氩气，在电炉中进行低真空高温处理；步骤4、冷却后并进行保温处理；步骤5、从炉中取出试样空冷至室温，进行表面打磨处理。2.根据权利要求1所述的一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺，其特征是步骤1中所述的高铌钛铝合金纽扣锭的成分为Ti-(44~46)Al-(6~9)Nb-(0~2)(W、Mn)-(0~0.5)(B、Y)，所述的圆柱形试棒的尺寸为Ф(4-10)×L(50-100)mm，所述的保温温度为1650ºC-1700ºC，所述的抽拉速率为5µm-100µm/s。3.根据权利要求1所述的一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺，其特征是步骤1中所述的氧化钇涂层制作工艺方法为：将PEG-20000:Y2O3为1:3比例调配，加水至糊状，倒入氧化铝管或氧化铝坩埚，在110ºC下烘干30min，取出后加热到1200ºC保温30分钟后随炉冷却。4.根据权利要求1所述的一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺，其特征是步骤3中所述的真空度为0.01-0.03Pa，所述的通氩气后压强为600-650Pa，所述的处理温度为1250-1290ºC，所述的升温速率为10-12ºC/min，所述的处理时间为6-24h且随着处理温度的增加递减。5.根据权利要求1所述的一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺，其特征是步骤4中所述的冷却温度为890-910ºC，所述的冷却时间为30-35min。2CCNN110240007402400073A说明书1/5页一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺技术领域[0001]本发明属于高性能合金材料制备领域，特别是涉及一种减少定向凝固高铌钛铝合金显微偏析的热处理工艺。背景技术[0002]钛铝（TiAl）基合金以其较低的密度，高的比强度和比弹性模量，高温强度和刚度，以及良好的抗蠕变及抗氧化性等优点，成为航天航空及汽车发动机高温结构件用极具竞争力的材料。与普通TiAl基合金相比，高铌TiAl合金由于高熔点难熔金属Nb元素的加入，提高了合金的高温强度，改善了高温抗蠕变和抗氧化性能，同时使合金使用温度提高了60-100ºC，又兼顾了普通TiAl合金密度小的特点。高铌TiAl合金密度不及镍基高温合金的一半，同时高温性能接近镍基高温合金。目前，已成为国内外TiAl基高温合金发展的重要方向，是最有应用潜力的新一代轻质高温结构材料。[0003]由于TiAl合金的本质脆性，高铌含量的加入也未能使室温塑性及热加工性能得到改善，因而限制了其工业化应用。目前，主