一种具有细小全层片组织的γ-TiAl金属间化合物铸锭的制备方法，涉及一种γ-TiAl金属间化合物铸锭及其制备方法。本发明专利技术提供了一种具有细小全层片组织的γ-TiAl金属间化合物铸锭及其制备方法。本发明专利技术的具有细小全层片组织的γ-TiAl金属间化合物铸锭由海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末制成。方法为：一、称取海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末；二、压块成型，得到金属压块；三、熔炼、铸型，并随炉冷却，即得。本发明专利技术得到的γ-TiAl金属间化合物铸锭显微组织非常细小，层片团尺寸100μm左右，形成的TiB2相在组织中均匀分布。本发明专利技术应用于轻质耐热高温结构材料的制备领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种y-TiAl金属间化合物铸锭及其制备方法。
技术介绍
y -TiAl基合金是一种新型的高温结构材料，具有高熔点、低密度、高弹性模量以 及较好的高温强度、阻燃能力、抗氧化性等优点，是一种具有广阔应用前景的新型轻质耐热 高温结构材料，被认为是极具竞争潜力的下一代航空发动机用结构材料之一。然而，TiAl 金属间化合物粗大的铸态组织及低的室温塑性限制了其广泛应用。数十年来，国内外学者 在TiAl金属间化合物的组织和性能方面做了大量的探索与研究。结果显示，通过加入一 定量的合金元素，改变合金的凝固路径，可以细化y-TiAl的铸态组织。含0相y-TiAl 基合金就是利用这种方法，通过降低A1含量和添加足够量的0稳定元素使合金由传统的 L -L+0 - a…转变为L -L+0 - 0 …，得到细小的铸态组织。但是含0相y-TiAl 基合金中A1元素的含量一般在43~45at%之间，而目前世界上应用于铸造的y-TiAl基 合金的A1含量在45~48at%之间，两种合金的凝固路径有本质的区别，因此这种方法并 不适用。同时研究者发现，在铸造Y-TiAl基合金添加少量的单质硼可以显著的细化合金 组织，但是由于单质硼在熔炼过程中与TiAl合金熔体发生剧烈的放热反应，导致铸锭或 铸件中存在大量的气孔，且其成本昂贵。通过研究Ti-Al-B三元相图发现，在1770K时有 L+a+TiB 2-L+a反应发生。此反应中，1182的溶解过程相较于单质硼的剧烈放热反应较 为温和，因此可在细化组织的同时降低铸态组织中的缺陷。然而，关于TiB 2细化的y-TiAl 金属间化合物材料的制备及1182在y-TiAl合金中的物理冶金行为尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种具有细小全层片组织的Y-TiAl金属间化合物铸锭及其制备 方法。 本专利技术的一种具有细小全层片组织的Y-TiAl金属间化合物铸锭按原子数百分 含量比例为A1 :46%~48%、Nb :2%、Cr :2%、TiB2:0. 25%~0? 5%和余量的Ti，由海绵 钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末制成。 上述的一种具有细小全层片组织的y -TiAl金属间化合物铸锭的制备方法是按 以下步骤进行： -、按原子数百分含量比例为 A1 :46%~48%、Nb :2%、Cr :2%、TiB2:0. 25%~ 0. 5%和余量的Ti，分别称取海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末； 二、将步骤一称取的原料通过金属压块机进行压块成型，压块时自下而上各层分 别为海绵钛层、高纯铝层、铝铌中间合金层、电解铬层、TiB2粉末层和海绵钛层，得到金属压 块； 三、将水冷铜坩埚感应熔炼炉中的金属铸型预热至300~400°C，然后将步骤二得 到的金属压块放入水冷铜坩埚感应熔炼炉中，抽真空至1.0X10 3~3. 0X10 3mbar，再以 10~15kW/min速率将熔炼功率升至80~90kW后熔炼300~360s得熔体，然后将熔体浇 铸到预热的金属铸型中，并随炉冷却，即得到具有细小全层片组织的Y-TiAl金属间化合 物铸锭；其中，海绵钛的质量纯度为99. 7%，高纯铝质量纯度为99. 99 %，铝铌中间合金的 质量纯度为99. 8%，电解铬的质量纯度为99. 99%，TiB2的质量纯度为99. 99% ;各原料为 市售广品。 本专利技术包括以下有益效果： 本专利技术确定了 TiB2的最佳加入量范围，在材料凝固过程中，TiBd^加入改变了合 金的凝固路线，由传统的L -L+0 - a…变为L -L+0 - L+0+TiB2- a+TiB2."，TiB2 颗粒为a相的形核提供额外的形核质点。得到的y-TiAl金属间化合物铸锭显微组织非 常细小，层片团尺寸100 ym左右，形成的TiB2相在组织中均匀分布。细小均匀、无明显偏 析的组织有利于改善合金的综合性能。【附图说明】 图1为试验一制备的具有细小全层片组织的y -TiAl金属间化合物铸锭的宏观形 貌图；图2为试验一制备的具有细小全层片组织的y -TiAl金属间化合物铸锭的扫描电 子显微图；图3为试验二制备的具有细小全层片组织的y -TiAl金属间化合物铸锭的X-射 线衍射的谱图；其中，?为TiAl，?为Ti3Al，#:为TiB 2;图4为试验二制备的具有细小全层片组织的y -TiAl金属间化合物铸锭的扫描电 子显微图。【具体实施方式】【具体实施方式】 一：本实施方式的一种具有细小全层片组织的y-TiAl金属间化合 物铸锭按原子数百分含量比例为A1 :46%~48%、Nb :2%、Cr :2%、TiB2:0. 25%~0. 5% 和余量的Ti，由海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末制成。【具体实施方式】 二：本实施方式一种具有细小全层片组织的y-TiAl金属间化合物 铸锭的制备方法是按以下步骤进行： -、按原子数百分含量比例为 A1 :46%~48%、Nb :2%、Cr :2%、TiB2:0. 25%~ 0. 5%和余量的Ti，分别称取海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末； 二、将步骤一称取的原料通过金属压块机进行压块成型，压块时自下而上各层分 别为海绵钛层、高纯铝层、铝铌中间合金层、电解铬层、TiB 2粉末层和海绵钛层，得到金属压 块； 三、将水冷铜坩埚感应熔炼炉中的金属铸型预热至300~400°C，然后将步骤二得 到的金属压块放入水冷铜坩埚感应熔炼炉中，抽真空至1.0X10 3~3. 0X10 3mbar，再以 10~15kW/min速率将熔炼功率升至80~90kW后熔炼300~360s得熔体，然后将熔体浇 铸到预热的金属铸型中，并随炉冷却，即得到具有细小全层片组织的Y-TiAl金属间化合 物铸锭； 其中，海绵钛的质量纯度为99. 7 %，高纯铝质量纯度为99. 99 %，铝铌中间合金的 质量纯度为99. 8%，电解铬的质量纯度为99. 99%，TiB2的质量纯度为99. 99% ;各原料为 市售广品。 本实施方式包括以下有益效果： 本实施方式确定了 TiB2的最佳加入量范围，在材料凝固过程中，TiB2的加入改变 了合金的凝固路线，由传统的L -L+f3 - a…变为L -L+f3 - L+f3+TiB2- a+TiB2."， TiB2颗粒为a相的形核提供额外的形核质点。得到的y-TiAl金属间化合物铸锭显微组 织非常细小，层片团尺寸100 ym左右，形成的TiB2相在组织中均匀分布。细小均匀、无明 显偏析的组织有利于改善合金的综合性能。【具体实施方式】 三：本实施方式与二不同的是：步骤三中金属铸型预 热至350~400°C。其它与二相同。【具体实施方式】 四：本实施方式与二或三不同的是：步骤三中抽真空 至1.8X10 3~2. 0X10 3mbar。其它与二或三相同。【具体实施方式】 五：本实施方式与二至四之一不同的是：步骤三中以 10kW/min速率将熔炼功率升至85~90kW。其它与二至四之一相同。【具体实施方式】 六：本当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有细小全层片组织的γ‑TiAl金属间化合物铸锭，其特征在于具有细小全层片组织的γ‑TiAl金属间化合物铸锭按原子数百分含量比例为Al：46％～48％、Nb：2％、Cr：2％、TiB2：0.25％～0.5％和余量的Ti，由海绵钛、高纯铝、铝铌中间合金、电解铬和TiB2粉末制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉勇，肖树龙，韩建超，田竟，徐丽娟，贾燚，曹守臻，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。