一种TiAl合金及其制备方法.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CN108559872A(43)申请公布日2018.09.21(21)申请号201810568508.XC22C1/03(2006.01)(22)申请日2018.06.05(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区北京市81号信箱科技发展部(72)发明人李臻熙高帆刘宏武(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人李建英(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C30/00(2006.01)C22F1/00(2006.01)C22F1/04(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种TiAl合金及其制备方法(57)摘要本发明属于TiAl金属间化合物领域，涉及一种主要应用于制造航空发动机叶片，可在700℃～800℃长期使用的高塑性、高强度、耐高温、抗疲劳的锻造TiAl合金及其制备方法。该TiAl合金中加入Cr、Nb、Ta、W、Mo等β稳定元素，还添加少量B、Si等间隙元素。其特征在于TiAl合金原子百分含量为：42％～47％Al、3％～6％Nb、1％～2％Cr、0.1％～0.5％Ta、0％～0.2％W、0％～0.2％Mo、0％～0.2％B、0％～0.2％Si，余量为Ti和不可避免的杂质，其中O含量≤0.1wt％、N含量≤0.015wt％、H含量≤0.01wt％，Fe含量≤0.08wt％。其中各种β稳定元素组合、搭配后的总添加量按[Nb]当量公式计算需控制在6～11之间。该TiAl合金可以在700℃～800℃长期工作，可用于制造航空发动机压气机叶片和低压涡轮叶片等零部件，也可用于制造高超音速飞行器耐高温结构件，在900℃～1000℃短时使用。CN108559872ACN108559872A权利要求书1/2页1.一种TiAl合金，在TiAl合金中加入β稳定元素Cr、Nb、Ta、W、Mo，还添加少量B、Si间隙元素，其特征在于TiAl合金原子百分含量为：42％～47％Al、3％～6％Nb、1％～2％Cr、0.1％～0.5％Ta、0％～0.2％W、0％～0.2％Mo、0％～0.2％B、0％～0.2％Si，余量为Ti和不可避免的杂质，其中O含量≤0.1wt％、N含量≤0.015wt％、H含量≤0.01wt％，Fe含量≤0.08wt％，其中各种β稳定元素组合、搭配后的总添加量按[Nb]当量公式计算需控制在6～11之间，按原子百分含量计算的[Nb]当量公式为：[Nb]＝1×％Nb+2.4×％Cr+2×％Ta+6×％W+6×％Mo(1)。2.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：43％～46％Al、4％～5％Nb、1.5％～1.8％Cr、0.2％Ta、0％～0.2％B，[Nb]当量在8～9.72之间，余量为Ti和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：46％Al、4％Nb、1.8％Cr、0.2％Ta、0％～0.2％B，[Nb]当量为8.72，余量为Ti和不可避免的杂质。4.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金成分(按原子百分含量)为：45％Al、5％Nb、1.8％Cr、0.2％Ta、0％～0.2％B，[Nb]当量为9.72，余量为Ti和不可避免的杂质。5.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：46％Al、4％Nb、1.8％Cr、0.2％Ta、0.2Si％、0.2％B，[Nb]当量为8.72，余量为Ti和不可避免的杂质。6.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：43.5％Al、5％Nb、1.8％Cr、0.2％Ta、0.2％B，[Nb]当量为9.72，余量为Ti和不可避免的杂质。7.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：46％Al、4％Nb、1.5％Cr、0.2Ta、0.2％W、0.2％B、0.2％Si，[Nb]当量为9.2，余量为Ti和不可避免的杂质。8.根据权利要求1所述的一种TiAl合金，其特征在于，TiAl合金的原子百分含量为：43.5％Al、5％Nb、1.5％Cr、0.1Ta、0.2％Mo、0.2％B，[Nb]当量为10，余量为Ti和不可避免的杂质。9.一种制备权利要求1所述的TiAl合金的方法，其特征在于，按如下步骤进行加工制备：步骤一：铸锭熔炼：将零级海绵钛、A00级高纯铝、金属Cr、Al-Nb中间合金、Al-Ta中间合金、Al-W中间合金、Al-Mo中间合金、Al