[发明专利]一种消除铸造高Nb-TiAl合金中β/B2相的方法

说明书

一种消除铸造高Nb‑TiAl合金中β/B2相的方法，属于β/B2相分解技术领域。本发明包括以下步骤：将含β/B2相的铸态高Nb‑TiAl基合金放入热等静压炉中，施加150‑200MPa的压力，升温至1250‑1320℃((α+γ)两相区的中上部)，保温4‑6个小时后随炉冷却，使合金晶界处块状的β/B2相分解，得到全片层或近片层组织。本发明的特点是热等静压致密化铸锭合金的同时调控显微组织，效率更高，而且避免了一般热处理消除β/B2相过程中在晶界形成块α₂相。本发明用于铸造高Nb‑TiAl合金的组织调控。

技术领域

本发明涉及一种分解高Nb-TiAl合金中β/B2相的方法，属于β/B2相分解技术领域。

背景技术

高Nb-TiAl合金具有高比强度，高比刚度，高温抗氧化性，抗蠕变性以及密度低等优点，是下一代高温合金的候选材料。精密铸造技术具有合金化程度高、工艺和设备较简单、成本低和容易得到复杂形状、容易实现产业化等优点，成为制作汽车和飞机等行业用TiAl合金构件的最可能的方法。目前，对TiAl合金的研究已经进入到实际工程应用阶段，发展TiAl合金精密铸造技术对于加快TiAl合金的实用化进程具有重要意义。但由于铸件内部存在大量的缩孔、疏松、成分偏析，因而在性能方面一般不如变形合金制件。热等静压(HotIsostatic Pressing，简称HIP)技术的出现，为消除铸件内的疏松、缩孔创造了条件。热等静压工艺是将制品放置到密闭的容器中，以氦气、氩气等惰性气体为传压介质向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。通过热等静压处理后，铸件可以达到100％致密化，提高铸件的整体力学性能。以往的研究只利用了热等静压进行铸锭致密化的功能，而显微组织一般通过热处理(Heat Treatment，简称HT)进行调控。而最近的研究结果表明，热等静压过程的100-200MPa的压力足以影响合金的相平衡，进而影响处理后合金的力学性能。

高Nb-TiAl合金中因固溶了大量的β相稳定元素，在其铸锭的室温组织中保留了大量的块状β/B2相。位于晶界处的有序β/B2相不利于高Nb-TiAl合金力学性能的提高，室温下变形过程中常常成为裂纹萌生的源头，有必要采用一定的处理消除这种脆性相。目前分解高Nb-TiAl合金中β/B2相的方法是采用在α+γ两相区或者α转变温度以上热处理，在α+γ两相区一般处理较长时间β/B2相才可以显著减少或消除。因此采用一种高效的方法进行组织控制，消除β/B2相对提高铸态高Nb-TiAl合金的力学性能很有必要。

发明内容

本发明的目的在于针对铸态高Nb-TiAl基合金，通过热等静压技术减少或消除在晶界处存在的β/B2相，优化合金的显微组织，进而提高合金的力学性能。提供一种既能致密化高Nb-TiAl合金铸锭又能分解脆性的β/B2相，从而优化铸态高Nb-TiAl合金组织性能的方法。

本发明一种消除铸造高Nb-TiAl合金中β/B2相的方法，其特征在于，采用热等静压的方法消除铸造高Nb-TiAl合金中β/B2相。所采用的温度位于(α+γ)两相区的中上部的1250-1320℃。

具体步骤：所述含β/B2相的高Nb-TiAl铸锭试样的成分为：(摩尔百分比at％)Al：44～46％、Nb：6-10％、β稳定元素(Cr，V，W，Mn中的一种或两种的混合)：0.1～2％、微合金化元素(B，Y的一种或两种的混合)：0.1-1％以及余量的Ti。

第一步，试样放入热等静压设备中并抽真空至10-20Pa，随后采用高纯氩气洗炉三次；

第二步，一边升温一边加压，达到设定温度1250-1320℃和压力150-200MPa之后保温保压2-6小时后随炉冷却，当温度低于200℃时放气，取出试样，β/B2相得到消除。

热等静压处理后随炉冷却的降温速度为40-50℃/min。热等静压处理过程中当温度和压力为1250℃、200MPa时保温高压的时间为4h。

本发明的优点为：