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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：同时消除β凝固高铌TiAl合金中脆性βo相与细化组织的方法，本发明涉及β凝固高铌TiAl合金技术领域。本发明为了解决β凝固高铌TiAl合金室温塑性差的技术问题。方法：通过水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼技术制备合金铸锭；在中温、恒载、慢速条件下进行蠕变成形；确定蠕变成形后β凝固高铌TiAl合金的α相转变温度；进行单步热处理，铸态β凝固高铌TiAl合金中的残余块状βo相被完全消除，原始粗大的片层团结构也被有效地细化。本发明提供的无脆性βo相并且具有细小片层团结构的β凝固高铌TiAl合金将具有良好的室温塑性。采用蠕变成形结合短时热处理的复合方法不仅可以达到理想的效果，还极大地简化了工艺、降低了能耗，提高了可控性。本发明用于制备β凝固高铌TiAl合金。

主权项：1.同时消除β凝固高铌TiAl合金中脆性βo相与细化组织的方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：一、按照原子百分比组成：Al为42%~48%、Nb为5%~10%、Cr为0.5%~2%、V为0.5%~2.5%和余量的Ti，分别称取纯Ti棒、海绵Ti粒、高纯Al块、高纯Cr粒、Al-Nb中间合金颗粒和Al-V中间合金颗粒；将称取的金属原材料进行超声波清洗，随后放入干燥箱中烘干；二、熔炼：①将步骤一处理的金属原材料放入水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼炉中的铜坩埚内，金属原材料的放置顺序为：纯Ti棒均匀直立在铜坩埚内壁四周，海绵Ti粒铺在铜坩埚底部，高纯Cr粒、Al-Nb中间合金颗粒和Al-V中间合金颗粒依次铺在海绵Ti粒上，高纯Al块放在最上面；然后关闭炉门；②进行抽真空处理：当真空度低于5Pa时，向炉内充入高纯氩气，直至炉内压力为800Pa，然后进行第二次抽真空，当真空度再次低于5Pa时，向炉内充入高纯氩气，直至炉内压力为800Pa；③加热熔炼：控制加热功率为10~35kW，当高纯Al块熔化后，增加加热功率至40~60kW，当纯Ti棒熔化并向中心倾倒后，继续增加加热功率至80~90kW，当所有金属原材料完全熔化形成合金熔体，保持加热功率继续加热10~15min，并进行电磁搅拌；④停止加热，待合金熔体在铜坩埚内凝固冷却至室温，再重新增加加热功率至60~80kW，保持5~10min，进行二次重熔；⑤将合金熔体倾倒注入预热后的不锈钢模具中；冷却至室温，获得合金铸锭，向炉内充入高纯氩气，打开炉门，取出模具与合金铸锭；三、去应力处理：将步骤二获得的合金铸锭放入热处理炉中，随炉升温，在900~960℃条件下保温35~50h，然后随炉冷却至室温，获得高铌TiAl合金铸锭；四、蠕变成形：将步骤三获得的高铌TiAl合金铸锭切下若干圆柱，进行表面打磨，超声清洗，获得圆柱样品；将圆柱样品放在电子蠕变持久试验机的上下压头之间的正中心位置，将三根K型热电偶分别固定在上压头、下压头和圆柱样品附近区域进行实时温度监测及温度校正；施加预载荷固定圆柱样品；关闭保温炉，以17~25℃min的速度升温，当达到成形温度900~975℃后，保温40~70min；然后，以120~200Ns的速率加载至成形载荷8000~12000N，保载2~5h，控制总压缩应变量为65%~85%，然后在1~4s内卸掉载荷，随炉冷却至室温，获得高铌TiAl合金圆饼状样品；五、确定热处理温度：利用差示扫描量热法对步骤四获得的高铌TiAl合金圆饼状样品进行分析，测出α相转变温度Tα；六、热处理过程：将步骤四获得的高铌TiAl合金圆饼状样品放入热处理炉中，然后进行阶梯式升温：以10~16℃min的速度匀速升温至560~610℃，并保持1~5min；然后以8~13℃min的速度匀速升温至目标温度（Tα-20℃）~（Tα+15℃），并保持20min；随炉冷却至室温，获得具有细小的片层团组织的高铌TiAl合金，完成。

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