【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种优化tial合金精密加工性能的方法。
技术介绍
1、tial合金具有低密度和优异的高温性能，在航空航天和汽车高温零部件领域具有巨大的应用潜力，而其室温固有脆性(塑性小于2％)始终是制约其在航空航天零部件上广泛应用的难题之一，这使传统加工技术(如铣削、车削、钻削等)制造tial合金零部件面临巨大挑战，具体体现在以下4个方面：
2、(1)加工过程中切削力大、热影响区宽、加工效率低；
3、(2)材料的脆性导致加工表面质量差、易产生裂纹、甚至导致零部件在加工过程中开裂报废；
4、(3)因其加工表面损伤和内部应力而导致零件使用性能不佳；
5、(4)高硬度和高强度导致加工刀具磨损严重。
6、综上所述，以上4个方面使tial合金的机械加工制造成本大大增加。传统的加工技术均通过刀具设计或者优化加工路径提高金属零件的加工性能和质量。
技术实现思路
1、本专利技术是要解决上述的技术问题，而提供一种通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法。
2、本专利技术的通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法是按以下步骤进行的：
3、通过热处理工艺使得热变形之后的tial合金具有近等轴γ晶粒和α2/γ层片的混合组织，且γ晶粒和α2/γ晶团的尺寸均为10μm～30μm。
4、进一步的，所述的tial合金按照原子百分比的化学式为ti-(41～48)al-(6～10)v-(0.1～1)y。
5、进一步的，上述的热处理工艺为：在真空条件下，以加热速率为5℃/min～10℃/min从室温升温至1220℃～1330℃且保温1h～2h，然后自然冷却至室温。
6、本专利技术基于不同tial合金成分的热处理微结构精准调控技术，依据不同tial合金成分相图，制定合理的热处理温度和时间，实现显微结构和晶粒/晶团尺寸的精准调控。
7、本专利技术通过精确控制tial合金的热处理温度和时间，获得一种具有近等轴γ晶粒和α2/γ层片的混合组织，实现了tial合金微观结构和晶粒/晶团尺寸(10μm～30μm)的精确调控；使得tial合金同时基于单相γ晶粒具有较高塑性和α2/γ层片具有取向脆性的特点，提高tial合金的精密加工性能和表面质量。采用金刚石刀具进行切割时，加工深度为3μm时，切削力仅为1.5n～3n，且表面粗糙度ra控制在50nm以下；加工深度为5μm时，切削力仅为3n～5n，且表面粗糙度ra控制在50nm以下。
8、近γ组织具有相对较高的塑性，若获得全为γ晶粒的组织，晶粒尺寸一般大于50μm，容易导致加工切削力大，加工效率明显降低，同时较高的塑性导致亚表面损伤深度大，导致零件的使用性能不佳；而α2/γ全层片组织具有取向脆性和高硬度，所获得的α2/γ层片晶团尺寸粗大(～100μm)，在加工过程中易萌生裂纹，导致加工表面晶粒组织发生破碎，粗糙度增加，甚至可以直接导致加工零件的断裂报废。本专利技术通过调控显微结构，获得一种具有近等轴γ晶粒和α2/γ层片的混合组织，其晶粒/晶团尺寸均控制在10μm～30μm，即有效缩短了塑性(γ晶粒)/脆性(α2/γ层片)区域的加工路径长度，可以有效控制tial合金的亚表面损伤深度和表面脆性裂纹/断裂，从而同时实现降低tial合金的加工切削力并提高其表面加工质量。
9、本专利技术首次提出通过调控tial合金显微结构优化其精密加工性能的方法，有效避免了切削过程中微裂纹的产生，提高tial合金加工零件的表面质量，为金属加工
提供了新思路，尤其对于难加工材料的机械加工性能优化具有指导意义。本专利技术提供的技术方法有效提高了tial合金零件的加工质量，推动其在航空航天领域中精密以及超精密高温结构零部件上的广泛应用。
【技术保护点】
1.一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法是按以下步骤进行的：通过热处理工艺使得热变形之后的TiAl合金具有近等轴γ晶粒和α2/γ层片的混合组织，且γ晶粒和α2/γ晶团的尺寸均为10μm～30μm。
2.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的TiAl合金按照原子百分比的化学式为Ti-(41～48)Al-(6～10)V-(0.1～1)Y。
3.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的热变形为热锻造、热挤压和热轧制中的一种或几种的混合工艺。
4.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的热处理工艺为：在真空条件下，以加热速率为5℃/min～10℃/min从室温升温至1220℃～1330℃且保温1h～2h，然后自然冷却至室温。
5.根据权利要求4所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其
6.根据权利要求4所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的加热速率为5℃/min。
7.根据权利要求4所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于从室温升温至1250℃。
8.根据权利要求4所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于保温时间为1h。
9.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的TiAl合金的尺寸为10mm×10mm×5mm。
10.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化TiAl合金精密加工性能的方法，其特征在于γ晶粒和α2/γ晶团的尺寸均为15μm。
...【技术特征摘要】
1.一种通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法，其特征在于通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法是按以下步骤进行的：通过热处理工艺使得热变形之后的tial合金具有近等轴γ晶粒和α2/γ层片的混合组织，且γ晶粒和α2/γ晶团的尺寸均为10μm～30μm。
2.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的tial合金按照原子百分比的化学式为ti-(41～48)al-(6～10)v-(0.1～1)y。
3.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的热变形为热锻造、热挤压和热轧制中的一种或几种的混合工艺。
4.根据权利要求1所述的一种通过调控显微结构优化tial合金精密加工性能的方法，其特征在于所述的热处理工艺为：在真空条件下，以加热速率为5℃/min～10℃/min从室温升温至1220℃～1330℃且保温...
【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，郭云发，徐贵寅，黄小康，黄陆军，耿林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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