一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法技术

一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，属于TiAl合金处理技术领域。所述方法为：制备成分为Ti‑47Al‑2Nb‑2Cr‑0.2C的合金铸锭；将该合金铸锭加工成冷坩埚定向凝固实验用圆棒；在多功能冷坩埚电磁约束精确成形定向凝固设备中，将圆棒制备成TiAl金属间化合物定向凝固试样；对TiAl金属间化合物定向凝固试样进行定向凝固实验，测量实验过程中TiAl合金固相中的温度梯度，得出冷却速率；改变定向凝固TiAl合金的冷却速率，制备具有不同片层厚度的定向凝固TiAl合金。本发明专利技术通过增加冷坩埚定向凝固过程中的抽拉速率，进而提高定向凝固TiAl合金的冷却速率，细化定向凝固TiAl合金的片层组织，不破坏其定向凝固效果，对提高TiAl合金的室温塑性，实现其工程化应用具有十分重要的意义。

A Cold Crucible Directional Solidification Method for Refining TiAl Alloy Lamellar Microstructure

A cold crucible directional solidification method for refining the lamellar structure of TiAl alloy belongs to the technical field of TiAl alloy treatment. The method is as follows: preparing alloy ingot with Ti_47Al_2Nb_2Cr_0.2C composition; processing the alloy ingot into a rod for directional solidification experiment of cold crucible; preparing the rod into a directional solidification sample of TiAl intermetallic compound in the directional solidification equipment of electromagnetic confinement precise forming of multi-functional cold crucible; conducting directional solidification experiment on the directional solidification sample of TiAl intermetallic compound and measuring it. The cooling rate of TiAl alloy was obtained by measuring the temperature gradient in the solid phase of TiAl alloy, and the directionally solidified TiAl alloy with different lamellar thickness was prepared by changing the cooling rate of directionally solidified TiAl alloy. By increasing the pulling rate in the directional solidification process of the cold crucible, the cooling rate of the directionally solidified TiAl alloy is increased, the lamellar structure of the directionally solidified TiAl alloy is refined, and the directional solidification effect is not destroyed, which is of great significance for improving the room temperature plasticity of the TiAl alloy and realizing its engineering application.

【技术实现步骤摘要】
一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法
本专利技术属于TiAl合金处理
，具体涉及一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法。
技术介绍
近年来针对TiAl基合金的研究日渐受到各国高温合金研究者的重视。TiAl基合金具有一般金属和合金所没有的高比强度、高比刚度以及良好的高温抗氧化、抗蠕变和抗氢脆等特性，被认为是下一代的新型发动机材料。通过定向凝固方法制备的TiAl合金能够显著提高其性能。定向凝固过程中，由于冷却速率较慢，导致定向凝固TiAl合金的片层厚度粗大。然而，对于定向凝固TiAl合金而言，片层厚度是一个十分重要的参数，屈服强度、显微硬度和断裂韧性等与片层厚度之间满足Hall-Petch关系。片层越细合金的屈服强度、显微硬度和断裂韧性越高。此外，细化片层组织能有效改善TiAl合金本征的室温脆性。TiAl合金中的(α2+γ)片层结构是由高温α相经由α→α+γ→α2+γ相变路径形成。在此固态相变过程中，冷却速率决定了最终的片层厚度，冷却速率越高，获得的定向凝固TiAl合金的片层组织越细小。因此，提高冷坩埚连续熔铸时的冷却速率能够细化定向凝固TiAl合金的片层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤一：制备成分为Ti‑47Al‑2Nb‑2Cr‑0.2C的合金铸锭；步骤二：将Ti‑47Al‑2Nb‑2Cr‑0.2C合金铸锭加工成冷坩埚定向凝固实验用圆棒；步骤三：在多功能冷坩埚电磁约束精确成形定向凝固设备中，将定向凝固实验用圆棒制备成TiAl金属间化合物定向凝固试样；步骤四：对TiAl金属间化合物定向凝固试样进行定向凝固实验，测量实验过程中TiAl合金固相中的温度梯度，计算出冷却速率；步骤五：改变定向凝固TiAl合金的冷却速率，进而制备具有不同片层厚度的定向凝固TiAl合金。

【技术特征摘要】
1.一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤一：制备成分为Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C的合金铸锭；步骤二：将Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭加工成冷坩埚定向凝固实验用圆棒；步骤三：在多功能冷坩埚电磁约束精确成形定向凝固设备中，将定向凝固实验用圆棒制备成TiAl金属间化合物定向凝固试样；步骤四：对TiAl金属间化合物定向凝固试样进行定向凝固实验，测量实验过程中TiAl合金固相中的温度梯度，计算出冷却速率；步骤五：改变定向凝固TiAl合金的冷却速率，进而制备具有不同片层厚度的定向凝固TiAl合金。2.根据权利要求1所述的一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：步骤一中，通过真空感应熔炼的方法制备Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭，具体步骤如下：按照合金成分将海绵钛、铝块、铝铌中间合金、铬片和C粉放入真空感应熔炼炉中，抽真空至2.0×10-3～2.5×10-3mbar，以8～10kW/min的速率将熔炼功率增加至150～160kW停止增加功率，然后在恒定功率下熔炼3～5min得到合金熔体，然后将合金熔体浇注到预热至350～400℃的金属铸型中，得到Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭，并随炉自然冷却至室温。3.根据权利要求1所述的一种细...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宏升，王强，陈瑞润，郭景杰，傅恒志，
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