变形TiAl合金及其制备方法与流程

本发明涉及合金，尤其涉及一种变形tial合金及其制备方法。

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。依据凝固特点，γ-tial合金可分为包晶凝固的传统γ-tial合金和β凝固γ-tial合金。

2、β凝固γ-tial合金的合金强度明显高于传统γ-tial合金，承温能力也比传统γ-tial合金更高。然而，β凝固γ-tial合金中仍可能存在一定量残余的β相，在进一步冷却过程中残余的β相有序化为βo(b2)相，残存βo相会对合金力学性能产生不利影响。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种变形tial合金及其制备方法，旨在解决β凝固γ-tial合金中存在的大量βo相损害合金力学性能的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种变形tial合金，以原子百分比计，所述变形tial合金包括：40.0％-46.0％的al、1.0％-1.9％的mn、0.2％-0.4％的mo、0.1％-0.3％的si、0.05％-0.10％的b、0.1％-0.3％的c，其余为ti和不可避免的杂质元素。

3、可选地，所述变形tial合金的凝固路线经过β单相区和α单相区。

4、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种变形tial合金的制备方法，用于制备如上文所述的变形tial合金，所述变形tial合金的制备方法包括以下步骤：

5、根据原子百分比取ti、al、mn、mo、si、b、c元素的原材料，熔炼获得合金铸锭；

6、对所述合金铸锭进行加热保温处理；

7、对加热保温后的合金铸锭进行热加工变形处理，得到合金变形材料；

8、在所述变形tial合金的α单相区对所述合金变形材料进行高温处理，高温处理后进行时效处理，得到所述变形tial合金。

9、可选地，所述高温处理的时间为0.5h-1h。

10、可选地，所述时效处理的温度为800℃-1000℃，所述时效处理的时间为3h-6h。

11、可选地，所述热加工变形处理的步骤包括：

12、在无包套、非等温的大气环境下，对所述加热保温后的合金铸锭进行多次镦粗或拔长，每火次的终锻温度大于或等于1100℃。

13、可选地，所述加热保温处理的温度为1300℃-1350℃，所述加热保温处理的时间为0.5h-2h。

14、可选地，所述熔炼为真空感应熔炼。

15、可选地，所述原材料包括海绵钛、工业纯铝、提纯锰、铝钼中间合金、tib2粉末、石墨和高纯硅。

16、可选地，所述变形tial合金在800℃下为抗氧化级别，室温延伸率大于1.0％。

17、本发明提供的变形tial合金，基于低成本、易变形的ti-al-mn主体系，通过调控mn、mo等β稳定元素，以及al、c、si等α稳定元素的加入量在合适的范围内，形成一种新型的β凝固γ-tial合金，该合金兼具β凝固和α单相区特征，制备的合金铸锭可直接在常规无包套条件下进行热加工变形，经适宜热处理后可获得残余βo相含量小于2％的全片层组织，且合金具有良好的力学性能与抗氧化性。

技术特征：

1.一种变形tial合金，其特征在于，以原子百分比计，所述变形tial合金包括：40.0％-46.0％的al、1.0％-1.9％的mn、0.2％-0.4％的mo、0.1％-0.3％的si、0.05％-0.10％的b、0.1％-0.3％的c，其余为ti和不可避免的杂质元素。

2.如权利要求1所述的变形tial合金，其特征在于，所述变形tial合金的凝固路线经过β单相区和α单相区。

3.一种变形tial合金的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1或2所述的变形tial合金，所述变形tial合金的制备方法包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述高温处理的时间为0.5h-1h。

5.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述时效处理的温度为800℃-1000℃，所述时效处理的时间为3h-6h。

6.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述热加工变形处理的步骤包括：

7.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述加热保温处理的温度为1300℃-1350℃，所述加热保温处理的时间为0.5h-2h。

8.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼为真空感应熔炼。

9.如权利要求3所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述原材料包括海绵钛、工业纯铝、提纯锰、铝钼中间合金、tib2粉末、石墨和高纯硅。

10.如权利要求3-9中任一项所述的变形tial合金的制备方法，其特征在于，所述变形tial合金在800℃下为抗氧化级别，室温延伸率大于1.0％。

技术总结
本发明公开了一种变形TiAl合金及其制备方法，属于合金技术领域，以原子百分比计，所述变形TiAl合金包括：40.0％‑46.0％的Al、1.0％‑1.9％的Mn、0.2％‑0.4％的Mo、0.1％‑0.3％的Si、0.05％‑0.10％的B、0.1％‑0.3％的C，其余为Ti和不可避免的杂质元素。本发明通过合理设计变形TiAl合金中的添加元素和元素之间的成分配比，实现了提升TiAl合金力学性能和抗氧化性的技术效果。

技术研发人员：李小兵,薛鹏,陈波,刘奎,舒磊,潜坤,张孟殊,郝俊杰
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10