[发明专利]一种铸态TiAl基合金晶粒的细化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiAl基合金晶粒的细化方法。

背景技术

TiAl基合金密度低、熔点高、高温强度高及模量大、抗氧化性能及抗吸氢能力强，且有着优异的蠕变性能，被认为是新一代高性能的高温结构材料，作为汽车和航空、航天发动机以及其它在更高温度工作部件的首选材料，具有广泛的应用前景。TiAl基合金铸态组织通常为粗大的片层组织，其室温延性几乎为零，只有经过合金化、热机处理或特殊热处理等方法细化显微组织，才能将铸态的TiAl基合金用作高温结构材料。

目前，TiAl基合金晶粒的细化方法有采用粉末冶金法，但是存在引入O、N等杂质元素，导致力学性能变差的问题；还有采用流变铸造法和热机处理法，但是都存在材料利用率低、需要高温和真空条件而导致工艺复杂、成本高、周期长的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有TiAl基合金晶粒的细化方法中存在工艺复杂、成本高、周期长以及产物含杂质较多的问题，而提供一种铸态TiAl基合金晶粒的细化方法。

铸态TiAl基合金晶粒的细化方法按以下步骤实现：一、将绝缘衬垫覆盖到底板上，铸态TiAl基合金母材放到绝缘衬垫上，然后将导电电极放置在铸态TiAl基合金母材上，并在导电电极上再放置一块绝缘衬垫；二、用螺栓将压板和底板连接紧固，将脉冲电源的外接导线，通过紧盯螺钉与导电电极连接；三、向铸态TiAl基合金母材中通入1～20个脉冲电流，即完成铸态TiAl基合金晶粒的细化；其中步骤三中脉冲电流最大电流密度为1.0×10⁹～10.0×10⁹A/m²，电流周期为1～10000μs。

本发明中铸态TiAl基合金母材受到高能脉冲电流的力、热和电的多重作用，将原始粗大的TiAl基合金铸态组织转变为细小晶粒组织，不引入杂质；避免了高温和真空等条件，工艺简单，能耗少，成本低，且周期短，整个过程只需要几分钟。

附图说明

图1是本发明铸态TiAl基合金晶粒细化的示意主视图，图2是本发明铸态TiAl基合金晶粒细化的示意俯视图，图3是本发明铸态TiAl基合金晶粒细化的示意侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1、图2和图3，本实施方式铸态TiAl基合金晶粒的细化方法：一、将绝缘衬垫2覆盖到底板7上，铸态TiAl基合金母材6放到绝缘衬垫2上，然后将导电电极4放置在铸态TiAl基合金母材6上，并在导电电极4上再放置一块绝缘衬垫2；二、用螺栓1将压板3和底板7连接紧固，将脉冲电源的外接导线，通过紧盯螺钉5与电极4连接；三、向铸态TiAl基合金母材6中通入1～20个脉冲电流，即完成铸态TiAl基合金晶粒的细化；其中步骤三中脉冲电流最大电流密度为1.0×10⁹～10.0×10⁹A/m²，电流周期为1～10000μs。

具体实施方式二：参见图1，本实施方式与具体实施方式一的不同是步骤一中铸态TiAl基合金母材6为铸造成形的工件或铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：参见图1，本实施方式与具体实施方式一的不同是步骤一中铸态TiAl基合金母材6中Al含量为45at％～51at％。

本实施方式中铸态TiAl基合金母材6中Ti含量为49at％～55at％。

具体实施方式四：参见图1，本实施方式与具体实施方式一的不同是步骤一中铸态TiAl基合金母材6中Al含量为48at％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同是步骤三中脉冲电流最大电流密度为3.0×10⁹～8.0×10⁹A/m²，电流周期为100～8000μs。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一的不同是步骤三中脉冲电流最大电流密度为6.0×10⁹A/m²，电流周期为500μs。其它步骤及参数与具体