一种高温性能优异的钛铝基合金材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101948967A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101948967A(43)申请公布日2011.01.19(21)申请号201010297735.7(22)申请日2010.09.30(71)申请人洛阳双瑞精铸钛业有限公司地址471039河南省洛阳市高新技术开发区凌波路(72)发明人周洪强姜建伟(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人王自刚(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种高温性能优异的钛铝基合金材料及其制备方法(57)摘要本发明介绍了一种高温性能优异的钛铝基合金材料，该合金属于γ-TiAl合金，化学成分质量百分比组成为：Al：44.0～48.0at％、Nb：3.0～5.0at％、Mo：0.1-3.0at％、Ni：0-0.8at％、Si：0-0.8at％、其余为Ti及不可避免的杂质元素。制备方法使原料在真空自耗电极电弧凝壳炉或真空感应炉中熔炼并浇铸成型，浇铸成型时可以对钛铝合金铸锭进行真空熔炼后浇铸或进行充氩熔炼后浇铸。本发明的耐高温钛铝基合金，提高了普通TiAl合金的使用温度，使钛铝合金能在900℃下使用，而且既有良好的室温塑性，又有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能；该合金具有良好的铸造性能，适合于薄壁零件的铸造，具有巨大的市场前景。CN1094867ACCNN110194896701948970A权利要求书1/1页1.一种高温性能优异的钛铝基合金材料，其特征是：该合金属于γ-TiAl合金，化学成分质量百分比组成为：Al：44.0～48.0at％、Nb：3.0～5.0at％、Mo：0.1-3.0at％、Ni：0-0.8at％、Si：0-0.8at％、其余为Ti及不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述高温性能优异的钛铝基合金材料，其特征是：所述合金的化学成分质量百分比组成是：Al：46.0～47.0at％；Nb：3.5～4.5at％；Mo：1.0-2.0at％；Ni：0.2-0.6at％；Si：0.3-0.6at％。3.根据权利要求2所述高温性能优异的钛铝基合金材料，其特征是：所述合金的化学成分质量百分比组成是：Al：46.5at％；Nb：4.0at％；Mo：1.5at％；Ni：0.3at％；Si：0.4at％。4.一种权利要求1所述高温性能优异的钛铝基合金材料的制备方法，采用海绵钛或其它纯钛料、AlNb合金、AlMo合金、纯Ni、纯Al以及纯Si作为原料，或者其他能够使合金的最终组成符合比例要求的原料，在真空自耗电极电弧凝壳炉或真空感应炉中熔炼并浇铸成型，浇铸成型时可以对钛铝合金铸锭进行真空熔炼后浇铸或进行充氩熔炼后浇铸；所述真空熔炼后浇铸是指铸锭真空熔炼前需要预抽一定的真空，并待钛铝合金液体完全熔化后方可浇铸成型；所述充氩熔炼后浇铸工艺是指充氩熔炼前炉内需要预抽一定的真空度，之后充入氩气到一定压力后进行熔炼，并待钛铝合金液体完全熔化后方可浇铸成型。5.根据权利要求4所述制备方法，其特征是：所述的感应炉熔炼钛铝合金铸锭时需要熔炼两次以上以保证材料的均匀性；钛铝合金铸锭的制备方法为：首先挤压钛铝合金电极，之后在真空自耗电极电弧炉中熔炼成钛铝合金铸锭。6.根据权利要求4所述制备方法，其特征是：充氩熔炼前炉内需要预抽一定的真空度，真空在3.5Pa以下。7.根据权利要求4所述制备方法，其特征是：所述的充入氩气到一定压力，氩气压力为60000Pa以上。2CCNN110194896701948970A说明书1/4页一种高温性能优异的钛铝基合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高温合金领域技术，特别是一种高温性能优异的钛铝基合金材料及其制备方法。背景技术[0002]随着航空、航天、汽车、舰船等发动机性能不断提高，对高温材料的性能提出了更高的要求，即更高的强度、抗氧化性能和更轻的密度等。γ-TiAl基合金材料具有良好的高温强度、蠕变抗力和抗氧化性能等优点，正在发展成为新一代航空发动机材料，可用于制造压气机、燃气涡轮机叶片，压气机定子挡风板，定子机座以及其他形状复杂的大尺寸铸造和锻造零件，以部分替代笨重的镍基高温合金，可减重约50％。γ-TiAl基合金已用于制造汽车发动机的涡轮增压器、气阀等。目前，中国和世界各工业国家都在积极地开展研究，但已经实际应用的合金种类很少。[0003]从钛铝合金材料的理论研究来看：当钛铝合金铸造过程中凝固路线为γ相凝固时，凝固后的钛铝合金多处于γ单相区，单相γ-TiAl的室温延伸率非常差，原因是单相γ-TiAl室温下很多位错不可动，而主要的滑移位错又被层错偶极子钉扎。而α2+γ组织在延伸率和强度上明显优于单相γ-TiAl，原因是