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。本发明专利技术包括以下步骤：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。本发明专利技术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。本发明专利技术用于铸造高Nb-TiAl合金的组织调控。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种分解高Nb-TiAl合金中β/Β2相的方法，属于β/Β2相分解
技术介绍
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/Β2相。位于晶界处的有序β/Β2相不利于尚Nb-TiAl合金力学性能的提尚，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/Β2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/Β2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/Β2相对提高铸态高Nb-TiAl合金的力学性能很有必要。
技术实现思路
本专利技术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/Β2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/Β2相，从而优化铸态高Nb-TiAl合金组织性能的方法。本专利技术一种消除铸造高Nb-TiAl合金中β/Β2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/Β2相。所采用的温度位于(α+γ)两相区的中上部的1250-1320°C。具体步骤:所述含β/Β2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%、0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°C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°C时放气，取出试样，β/Β2相得到消除。热等静压处理后随炉冷却的降温速度为40-50°C/min。热等静压处理过程中当温度和压力为1250°C、200MPa时保温高压的时间为4h。本专利技术的优点为:给出了消除β/Β2相的消除方法，本专利技术中的合金铸锭直接通过热等静压处理得到致密的、无晶界β/Β2相的均匀的近片层组织。无需经过后续的热处理及热加工过程，生产效率更高，降低了铸态合金应用前的加工成本，使合金晶界处块状的β/Β2相分解，得到全片层或近片层组织，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/Β2相过程中在晶界形成块02相。【附图说明】图1为铸态高Nb-TiAl合金铸锭的背散射组织形貌；图2为铸态高Nb-TiAl合金在普通热处理炉中1250°C热处理4h后炉冷得到的背散射组织形貌；图3为铸态高Nb-TiAl合金1250°C/200MPa/4h热等静压处理后炉冷得到的组织背散射照片；【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1一、按成分配比，分别称取海绵钛(纯度99.7wt%)、高纯铝(纯度99.99wt % )、铝铌中间合金、铝钨铌中间合金、铝钒中间合金、电解铬(纯度99.99wt%)、电解锰(纯度99.99wt % )、铝钇中间合金，Al-T1-B中间合金等;原料均为市售产品。二、将步骤一称取的原料按自下而上的顺序分别放置海绵钛、高纯铝块、铝铌中间合金、铝钨铌中间合金、铝钒中间合金、电解铬、电解锰、铝钇中间合金，Al-T1-B中间合金、高纯铝块和海绵钛到熔炼坩祸中，浇铸用的金属型模具预热到300-400°C，抽真空至6.0 X10一3?9 X 10—3Pa，以50-80kW功率对原料加热除气，再充入惰性气体氩气至-0.08MPa至-0.07MPa，熔炼功率为150-170kW，时间I _2min。待熔炼结束后，翻转坩祸中的铸锭反复熔炼3次后再浇铸，使得合金的成分均匀且含有β/Β2相，见图1，上述含β/Β2相的合金铸锭的成分:(摩尔百分比at % ) Al: 44?46%、Nb:6-10%、0稳定元素(Cr，W两种的混合):0.1?2%、微合金化元素(B，Y两种的混合):0.1-1%以及余量的Ti。三，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；四，一边升温一边加压，达到设定温度(1250-1320°C)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°C时放气，取出试样，β/Β2相得到消除。热等静压处理后随炉冷却的降温速度为40-50°C/min。其中图2为所得铸态高Nb-TiAl合金在普通热处理炉中1250°C热处理4h未进行加压后炉冷得到的背散射组织形貌，没有减除β/Β2相；图3为所得铸态高Nb-TiAl合金采用本专利技术的1250°C/200MPa/4h热等静压处理后炉冷得到的组织背散射照片。从附图对比，可以看出热等静压能够减除β/Β2相。【主权项】1.一种消除铸造高Nb-TiAl合金中β/Β2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/Β2相。2.按照权利要求1的方法，其特征在于，含β/Β2相的高Nb-TiAl铸锭试样的成分为:摩尔百分比at %，A1:44?46%、Nb:6_10%、β稳定元素:0.I?2%、微合金化元素:0.1-1 %以及余量的Tij稳定元素为Cr、V、W、Mn中的一种或两种的混合，微合金化元素为B、Y的一种或两种的混合。3.按照权利要求1的方法，其特征在于，热等静压采用的温度位于(α+γ)两相区的中上部的 1250-1320°C。4.按照权利要求1的方法，其特征在于，具体步骤包括如下: 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°C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°C时放气，取出试样，β/Β2本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柴丽华，宫子琪，相志磊，崔永双，陈子勇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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。