[发明专利]一种适用于轧制变形的TiAlRe合金及其轧制方法

说明书

本发明公开了一种适用于轧制变形的TiAlRe合金及其轧制方法，所述TiAlRe合金中：Al元素原子百分含量为：43at％≤Al≤45at％；Re元素原子百分含量为：0.5at％≤Re≤0.9at％；和Nb、Mo、Cr以及余量的Ti；其中，Nb、Mo、Cr的计算公式如下：C_Mo＝0.57C_Al‑1.01C_Re‑22.5该TiAlRe合金的轧制方法需算出所需Ti、Al、Re、Nb、Mo和Cr的质量百分含量；再进行合金的坯料准备和包套封装，然后进行高温轧制，最后使用角磨机切除掉包套，得到完整的TiAl合金薄板，解决了由TiAl合金本征脆性所造成的合金变形能力差，加工成型困难，成品率低等问题，通过引入Re元素以及确立Al‑Re‑X(Nb、Mo、Cr)的元素配对关系，从根本上提高TiAl合金的高温变形能力，并采用合适的轧制工艺，得到质量良好的TiAl合金薄板。

技术领域

本发明属于金属间化合物技术领域，尤其涉及一种适用于轧制变形的TiAlRe合金及其轧制方法。

背景技术

TiAl合金由于其低密度，高比强以及优异的高温强度和抗氧化性，被人们广泛认为是一种极具发展潜力的结构材料。将轻质耐高温的TiAl合金板材应用于舵翼与热防护蒙皮等热端结构部件，可以使飞行器的综合性能得到大幅度提升。例如：TiAl合金板材制造的蜂窝状耐热蒙皮结构，以及美国NASA的高速民用运输机(HSCT)项目制作的推进系统尾喷口扩张调节片。TiAl板材的高性能使其在航天领域具有更大的应用潜力，这就对TiAl合金板材成型提出了更高要求。但是，TiAl合金具有本征脆性，热加工窗口窄、成形能力以及机械加工能力较差，导致了TiAl合金成型困难，成品率低，严重限制了其在航空航天领域的应用。因此，改善TiAl合金的变形能力，从而制备出高质量的TiAl 合金薄板是目前亟需解决的难题。

专利CN105057384A公开了一种高性能TiAl合金板的制备方法，合金成分按原子百分比计为Ti-(42～45)Al-(6～9)V-(0.01％～0.6％)Y。该专利采用粉末冶金或二次锻造开坯的方法制得TiAl合金预制坯料，然后将TiAl坯料进行热等静压处理。轧制温度为 1150℃～1260℃，道次变形量为5％～25％，轧制的总变形量为30％～75％。该工艺需要开坯锻造等预处理工作，并且坯料仍需进行热等静压，工序繁琐。本团队专利 CN114247751A公布了一种TNM合金板材制备方法，轧制工艺为在1200℃～1250℃保温1h～2h；轧制速度为4m/min～7m/min，道次间压下量为5％～12％，道次间回炉保温时间为10min～15min，轧制总变形量为20％～75％。通过此轧制工艺已可获得表面质量较好，室温性能得到提升的合金板材。但是此工艺专门针对TNM合金而开发，道次压下量较低，需要多次回炉保温，延长了轧制的时间，生产效率较低。

通过文献检索发现，Liang X等人(Liang X,Liu Y,Li H,et al.Aninvestigation on microstructural and mechanical properties of powdermetallurgical TiAl alloy during hot pack-rolling[J].Materials Science andEngineering:A,2014,619:265-273.)在1220-1300℃下，道次压下量为10％的条件下对粉末冶金Ti-46Al-9Nb合金进行了包套轧制，轧制出的板材表面氧化程度较大，板材边缘处凹凸不平并且有裂纹产生。