一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102011195A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102011195A(43)申请公布日2011.04.13(21)申请号201010562550.4B22D27/04(2006.01)(22)申请日2010.11.23(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人林均品丁贤飞郝国建王皓亮佟健博陈国良(74)专利代理机构北京东方汇众知识产权代理事务所(普通合伙)11296代理人刘淑芬(51)Int.Cl.C30B29/52(2006.01)C30B11/00(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法(57)摘要一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，属于金属材料制备领域。高铌钛铝合金采用等离子电弧或真空感应凝壳熔炼的铸态母合金锭为原料，高铌钛铝合金主要由Ti、Al、Nb等元素组成，母合金成分的原子百分比一般为：(44-49)Ti-(45-46)Al-(6-10)Nb，利用Bridgman定向凝固系统，通过二步定向凝固工艺过程，即利用一次Bridgman定向凝固后的棒料倒转180°后再次装入Bridgman系统，在相同定向凝固条件下进行二次定向凝固，成功制备了定向凝固高铌钛铝合金单晶。该加工工艺简单可靠，无需装配籽晶，适用性强，适合实际工程应用。利用该定向凝固方法制备的高铌钛铝合金单晶具有综合好的高温性能和室温塑性，在高温结构材料，尤其是航空发动机增压涡轮叶片等方面具有广阔的应用前景。CN10295ACCNN102011195102011198AA权利要求书1/1页1.一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，其特征在于：所述定向凝固高铌钛铝合金单晶成分的原子百分比为：(44-49)Ti-(45-46)Al-(6-10)Nb，制备工艺包括以下步骤：(1).母合金熔炼：用等离子电弧或真空感应凝壳对原子比为(44-49)Ti-(45-46)Al-(6-10)Nb成分的原料合金进行熔炼，并浇铸成母合金锭；(2).将铸态母合金锭电火花切割成Φ(3-50)×(50-1000)mm的圆柱体料棒，并装入有高纯氩气保护的Bridgman定向凝固系统中进行首次定向凝固，定向凝固过程中控制生长速度为5-200μm/s，温度梯度为1-10K/mm；(3).首次定向凝固完成后，取出料棒，并对其表面进行打磨处理，而后将一次定向凝固合金棒倒转180°，再次装入有高纯氩气保护的Bridgman定向凝固系统中进行定向凝固，二次定向凝固过程的生长速度和温度梯度均与首次定向凝固相同；(4).取出二次定向凝固后的高铌钛铝合金，表面再次进行打磨处理，即可得到高铌钛铝合金单晶。2.根据权利要求1所述的一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，是将圆柱体料棒装入有380Pa或380Pa以上的高纯氩气保护的Bridgman定向凝固系统中进行首次定向凝固；所述步骤(2)中定向凝固前须将铸态母合金锭电火花切割成Φ6×100mm的圆柱体料棒。3.根据权利要求1所述的一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的Bridgman定向凝固系统主要由抽拉运动系统、加热重熔系统及金属液冷却系统组成，加热方式为电阻加热或高频感应加热，加热温度可调范围为室温至2000℃之间，冷却液为液态镓铟合金，抽拉系统的移动速度可调范围为1-1000μm/s。4.根据权利要求1所述的一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，是将倒转后的定向凝固合金棒再次装入有380Pa或380Pa以上的高纯氩气保护的Bridgman定向凝固系统中。5.根据权利要求1所述的一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，二次定向凝固过程中的生长速度与温度梯度均与步骤(2)中的相同。2CCNN102011195102011198AA说明书1/4页一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法技术领域[0001]本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种定向凝固高铌钛铝合金单晶的制备方法。技术背景[0002]高铌钛铝基合金具有轻质、高比强、高比刚、耐蚀、耐磨、耐高温以及优异的抗氧化性等优点，并具有优异的常温和高温力学性能，使用温度可达到700-900℃，是航空、航天工业、兵器工业以及民用工业等领域的优秀候选高温结构材料之一。由于高铌钛铝合金的密度不足镍基高温合金的一半，同时具有与镍基高温合金相近的高温性能，使得高铌钛铝合金成为近些年来航空结构材料方面研究的热点。高铌钛铝合金单晶可替代单晶镍基高温合金应用于航空发动机等领域