γ-TiAl合金及其热处理方法与流程

本发明涉及合金，尤其涉及一种γ-tial合金及其热处理方法。

背景技术：

1、γ-tial合金具有低密度(3.8～4.2g/cm3)、高比强度和比模量，良好抗蠕变和抗氧化能力等独特优势，是航空动力系统极具竞争力的轻质耐高温材料。但是其金属间化合物属性带来的室温塑性差和高温成形困难一直是限制其发展与应用的关键瓶颈。

2、目前，主要的tial合金材料包括高al含量的铸造合金(传统γ-tial合金)和低al含量的β凝固γ-tial合金。铸造合金中的全片层组织粗大，高温强度低。β凝固γ-tial合金在高温过程中会保留部分β相，高温β相保留至室温会有序化转变为βo，该相的存在会损害合金的室温塑性，同时影响合金的高温性能。因此，现有的tial合金材料还存在高温环境下力学性能较差的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种γ-tial合金及其热处理方法，旨在解决现有的tial合金材料在高温环境下力学性能较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种γ-tial合金的热处理方法，该方法包括：

3、制备γ-tial合金铸锭，所述γ-tial合金铸锭的凝固路线经过β单相区和α单相区；

4、对所述γ-tial合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金；

5、在所述γ-tial合金铸锭的(α+γ)两相区对所述变形合金进行高温处理，得到高温合金；

6、对所述高温合金进行时效处理，得到热处理后的γ-tial合金。

7、可选地，以原子百分比计，所述γ-tial合金铸锭的主体系为ti-(40～45)al-(1～5)mn-(0～1.0)mo。

8、可选地，以原子百分比计，所述γ-tial合金铸锭的主体系为ti-(43～45)al-(1～2)mn-(2～3.5)nb。

9、可选地，所述对所述γ-tial合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金的步骤在无包套和非等温的大气环境下进行。

10、可选地，所述对所述γ-tial合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金的步骤包括：

11、将所述γ-tial合金铸锭在1320℃-1380℃的温度下保温0.5h-1h；

12、对保温处理后的所述γ-tial合金铸锭进行热锻或轧制变形处理，设置开始变形温度为1250℃-1350℃，终段变形温度为1100℃-1150℃，热变形处理后冷却方式为空冷，得到所述变形合金。

13、可选地，所述高温处理的时间为0.5h-1h。

14、可选地，所述时效处理的温度为800℃-850℃，所述时效处理的时间为3h-6h。

15、可选地，所述γ-tial合金铸锭采用真空感应与真空自耗的综合工艺、真空感应或等离子弧制备得到。

16、可选地，所述γ-tial合金中包括峰值片层间距为30nm-60nm的第一片层组织和峰值片层间距为300nm-500nm的第二片层组织。

17、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种γ-tial合金，所述γ-tial合金采用如上文所述的γ-tial合金的热处理方法制备得到。

18、本发明提供的γ-tial合金的热处理方法，制备具有凝固路线经过β单相区和α单相区特点的γ-tial合金铸锭，利用此γ-tial合金铸锭高温β相的塑性进行热变形处理，制成具有一定形状的变形合金，在确定γ相溶解温度之后，变形合金在(α+γ)两相区的温度进行高温处理时保留一定比例的粗γ片层，这部分粗γ片层可在一定程度上发挥钉扎作用，阻碍α相晶粒的长大，再结合时效处理诱发细γ片层在高温α相区域或高温粗γ片层之间的α相析出，最终形成峰值片层间距大小不同的双片层组织，确保高温α相不过度粗化，室温无βo相的残留，解决同时具有β凝固特点及α单相区的这类β凝固γ-tial合金，在传统意义上的α单相区进行热处理得到的全片层组织，晶团十分粗大、强塑性偏低的问题，进而使得制备出的γ-tial合金具有良好的高温力学性能。

技术特征：

1.一种γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述γ-tial合金的热处理方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，以原子百分比计，所述γ-tial合金铸锭的主体系为ti-(40～45)al-(1～5)mn-(0～1.0)mo。

3.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，以原子百分比计，所述γ-tial合金铸锭的主体系为ti-(43～45)al-(1～2)mn-(2～3.5)nb。

4.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述对所述γ-tial合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金的步骤在无包套和非等温的大气环境下进行。

5.如权利要求4所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述对所述γ-tial合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金的步骤包括：

6.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述高温处理的时间为0.5h-1h。

7.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述时效处理的温度为800℃-850℃，所述时效处理的时间为3h-6h。

8.如权利要求1所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述γ-tial合金铸锭采用真空感应与真空自耗的综合工艺、真空感应或等离子弧制备得到。

9.如权利要求1-8中任一项所述的γ-tial合金的热处理方法，其特征在于，所述γ-tial合金中包括峰值片层间距为30nm-60nm的第一片层组织和峰值片层间距为300nm-500nm的第二片层组织。

10.一种γ-tial合金，其特征在于，所述γ-tial合金采用如权利要求1-9中任一项所述的γ-tial合金的热处理方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种γ‑TiAl合金及其热处理方法，属于合金技术领域，该方法包括：制备γ‑TiAl合金铸锭，γ‑TiAl合金铸锭的凝固路线经过β单相区和α单相区；对γ‑TiAl合金铸锭进行热变形处理，得到变形合金；在所述γ‑TiAl合金铸锭的(α+γ)两相区对变形合金进行高温处理，得到高温合金；对高温合金进行时效处理，得到热处理后的γ‑TiAl合金。本发明通过在(α+γ)两相区高温处理和时效处理的热处理方式，实现了提高TiAl合金材料在高温环境下力学性能的技术效果。

技术研发人员：李小兵,郝俊杰,陈波,刘奎,舒磊,薛鹏,潜坤,张孟殊
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5