一种适用于TNM合金板材制备的方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于TNM合金板材制备的方法，包括将预处理后的TNM合金坯料置于包套中焊合；当炉温升至1000℃～1100℃时，将包套TNM合金坯料放入保温炉中，随炉升温至1200℃～1250℃，保温1h～2h；取出包套TNM合金坯料轧制，轧制速度为4m/min～7m/min，道次间压下量为5％～12％，道次间回炉保温温度为1200℃～1250℃，道次间回炉保温时间为10min～15min，轧制总变形量为20％～75％，最后一道次轧制结束后随炉冷却/空冷至室温；将轧制后冷却至室温的TNM合金轧板的包套去除；将去除包套的TNM合金轧板在800℃～900℃的条件下保温6h，并施加8

【技术实现步骤摘要】
一种适用于TNM合金板材制备的方法


[0001]本专利技术属于合金板材加工的
，尤其涉及一种适用于TNM合金板材制备的方法。

技术介绍

[0002]随着现代工业的进步以及航空航天领域的高速发展，对高温结构材料提出了新的要求，轻质、高性能的金属材料成为重要的发展方向。TiAl合金是一种新型轻质耐高温金属结构材料，其密度约为3.9
‑
4.2g/cm3,是镍基高温合金的一半，同时TiAl合金的服役温度位于钛合金使用温度的上限和镍基高温合金的下限(650℃～800℃)。由于其具有低密度、高比强、高比刚、低扩散系数、优异的抗氧化性能和抗蠕变性能等特点，在航空发动机、航天飞行器等领域具有重要的应用前景。近些年来，TiAl合金板材在航空航天领域具有广泛应用，如飞行器蒙皮、舵翼、减速板等。因此，制备大尺寸的TiAl合金板材是未来的重要发展方向。然而，由于TiAl合金的热加工窗口窄、高温变形能力差等因素，制备大尺寸板材极其困难，极大地限制了TiAl合金板材的应用。
[0003]Ti
‑
(42
‑
45)Al
‑
(3
‑
5)Nb
‑
(0.1
‑
2)Mo
‑
(0.1
‑
0.2)B(at.％)(TNM)合金是一种Beta
‑
gamma TiAl合金，Mo元素和Nb元素的加入提高了合金中高温无序β相的含量，大量的文献报道β相在高温条件下可以协调TiAl合金的变形行为，有效扩大TiAl合金的热加工窗口，因此这种新型的Beta
‑
gamma TiAl合金给TiAl合金的板材的制备带来了巨大的希望。然而由于TNM合金的本征脆性，现有的轧制技术还是很难获得大尺寸，表面质量较高的TNM合金板材。
[0004]国内外学者对TiAl合金的板材制备展开的大量的研究。然而由于TiAl合金板材巨大的商业应用前景，国外文献鲜少报道关于TiAl合金轧制的细节，然而国内的研究仅处于实验室阶段。通过专利检索发现，含有细小板条状γ再结晶组织的beta
‑
gammaTiAl合金板材的制备方法已被陈玉勇等人在公开专利技术专利(公开号为107236918B)中提出。该专利选择的合金成分为Ti
‑
aAl
‑
b X
‑
cZ(at.％)合金，其中X为V、Cr、Mn和Mo等β相稳定元素，Z为B、C和Y等微合金化元素，a为41～45，b为6～9，c为0.01～0.3。合金从室温升至900℃～1150℃并保温1h～4h进行轧制，轧制速度选择30mm/s～150mm/s,道次变形量为10％
‑
50％，道次回炉保温时间10min
‑
60min。轧制结束后带着包套材料在800℃～1000℃保温3h～10h。该工艺选择了较低的轧制温度以及较大的道次变形量仅适用于添加大量β稳定化元素的TiAl合金，这类合金高温变形能力虽远胜于TNM合金，但是高温抗氧化性能较差，应用前景远低于TNM合金，而本专利的工艺更适用于TNM合金板材的制备。
[0005]通过文献检索发现S.W.Zeng等人在1250℃，道次间压下量为20％
‑
32％的条件下对Ti
‑
44.5Al
‑
3.8Nb
‑
1.0Mo
‑
0.3Si
‑
0.1B合金进行了热包套轧制，最终获得了近γ组织，室温抗拉强度为571Mpa，断裂延伸率为1.78％(S.W.Zeng,A.M.Zhao,L.Luo,et al.Development ofβ
‑
solidifyingγ
‑
TiAl alloys sheet.Materials Letters,198(2017),31
‑
33.)。M.Xu等人在1080℃以及1220℃通过粉末冶金+轧制的方法制备了Ti
–
44Al
–
3Nb
–
1Mo
–
1V
‑
0.2Y合金板材，道次间压下量为20％
‑
25％。最终获得了近γ组织，但室
温抗拉强度低于500Mpa(M.Xu,G.H.Liu,T.R.Li,et al.Rolling parameters,microstructure control,and mechanical properties of powder metallurgy Ti
–
44Al
–
3Nb
‑
(Mo,V,Y)alloy:The impact of rolling temperatures.Intermetallics,123(2020),106817.)。H.Z.Zhou等人在1250℃，道次间压下量为15％
‑
25％的条件下对Ti
‑
44Al
‑
8Nb
‑
(W，B，Y)合金进行热包套轧制，最终板材表面开裂严重(H.T.Zhou,F.T.Kong,K.Wu,et al.Hot pack rolling nearly lamellar Ti
‑
44Al
‑
8Nb
‑
(W,B,Y)alloy with different rolling reductions:Lamellar colonies evolution and tensile properties.Materials&Design,121(2017),202
‑
212.)。大量的研究发现过大的道次间压下量会造成合金板材表面的开裂，同时没有发现有关于TNM合金轧制的文献报道，目前报道出的接近TNM合金成分的合金板材力学性能不佳。因此急需一种可以同时获得表面质量加高且力学性能较好的关于制备TNM合金板材的轧制工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述由于TiAl合金的本征脆性导致的轧制过程中板材开裂，成型困难等问题，从而提供了一种适用于TNM合金板材制备的方法，可获得表面质量较好，室温性能得到良好提升的TNM合金板材。
[0007]本专利技术具体是通过以下技术方案来实现的：
[0008]本专利技术提供了一种适用于TNM合金板材制备的方法，包括：
[0009]将预处理后的TNM合金坯料置于包套中进行焊合，得到包套TNM合金坯料；
[0010]当炉温升至1000℃～1100℃时，将所述包套TNM合金坯料放入保温炉中，随炉继续升温至所述TNM合金的α+γ双相区或者α+γ+β三相区所在温度区间内，并保温1h～2h；
[0011]取出所述包套TNM合金坯料进行轧制，轧制的速度为4m/min～7m/min，道次间压下量为5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于TNM合金板材制备的方法，其特征在于，包括：将预处理后的TNM合金坯料置于包套中进行焊合，得到包套TNM合金坯料；当炉温升至1000℃～1100℃时，将所述包套TNM合金坯料放入保温炉中，随炉继续升温至所述TNM合金的α+γ双相区或者α+γ+β三相区所在温度区间内，并保温1h～2h；取出所述包套TNM合金坯料进行轧制，轧制的速度为4m/min～7m/min，道次间压下量为5％～12％，道次间回炉保温温度为所述TNM合金的α+γ双相区或者α+γ+β三相区所在温度区间内，道次间回炉保温时间为10min～15min，轧制的总变形量为20％～75％，最后一道次轧制结束后随炉冷却/空冷至室温；采用机械加工的方式将轧制后冷却至室温的TNM合金轧板的包套去除；将去除包套的所述TNM合金轧板在800℃～900℃的条件下保温6h，并施加8
‑
20KN的压力校平轧板，然后随炉冷却至室温。2.根据权利要求1所述的适用于TNM合金板材制备的方法，其特征在于，所述TNM合金坯料的制备过程包括：通过单相多道次锻造开坯，然后再采用机械加工的方式从锻饼上切割出方形的坯料，得到所述TNM合金坯料。3.根据权利要求1所述的适用于TNM合金板材...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐斌，卫贝贝，李金山，陈晓飞，寇宏超，王军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：