[发明专利]一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高铌钛铝合金及其制备方法。

背景技术

随着航空、航天技术以及汽车工业的飞速发展，飞行器和运输工具速度的提高，对轻质、高强高温结构材料的性能提出了更高的要求。由于TiAl金属间化合物具有：密度低、高的比强度和比弹性模量、良好的抗蠕变及抗氧化能力等突出特点，使其成为航空、航天以及汽车工业发动机等耐热结构部件极具竞争力的材料。高Nb合金元素的添加可以进一步提高TiAl合金的高温强度、抗蠕变及抗氧化的能力，提高了使用温度，使高Nb-TiAl合金成为最具应用前景的TiAl合金。但是Nb元素的添加在带来高温强度增加的同时进一步降低了TiAl合金的塑性变形能力、提高了变形抗力，不利于板材的制备。普通高Nb-TiAl合金在热机械处理过程中通常需要2～3次包套锻造，增加了加工工艺和生产成本，因此现有的高Nb-TiAl合金存在变形能力差得问题。

发明内容

本发明要解决因此现有的高Nb-TiAl合金存在变形能力差得问题，而提供一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金及其制备方法。

一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金按原子百分比由40％～49％Al、6％～9％Nb、4％～7％Cr、0.03％～0.4％Y和余量为Ti熔炼而成。

一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、配料：按原子百分比40％～49％Al、6％～9％Nb、4％～7％Cr、0.03％～0.4％Y和余量为Ti配比材料；二、熔炼：将步骤一配比的材料在温度为1500℃～1700℃、真空度为0.5×10^-2MPa～1.5×10^-2MPa的条件下熔炼均匀，并在温度为1500℃～1700℃、真空度为0.5×10^-2MPa～1.5×10^-2MPa的条件下保温8min～30min，得到稳定的合金熔体；三、浇铸：首先将浇铸模具在200℃～300℃下预热3h～5h，得到预热后的浇铸模具，然后将步骤二得到稳定的合金熔体浇注入预热后的浇铸模具中，在真空度为0.5×10^-2MPa～1.5×10^-2MPa下冷却至室温，即得到具有良好热加工性能的高铌钛铝合金；步骤一中所述的材料为AlNb中间合金、高纯Al、海绵Ti、高纯Cr合金和AlY合金。

本发明优点：一、本发明添加了Cr元素，稳定了beta相，改善高铌钛铝合金的热变形能力及力学性能；二、本发明添加了Cr元素改变高铌钛铝合金的凝固路线，通过beta相凝固可以获得细小均匀、无明显偏析的组织，有利于后续的热机械处理以及板材的制备。

附图说明

图1是试验一制备的具有良好热加工性能的高铌钛铝合金的1000倍的SEM-BSE图；图2是锻造后的高铌钛铝合金的宏观形貌照片；图3是锻造后的高铌钛铝合金的500倍的SEM-BSE图；图4是高铌钛铝合金板材的宏观形貌照片；图5是高铌钛铝合金板材的500倍的SEM-BSE图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金按原子百分比由40％～49％Al、6％～9％Nb、4％～7％Cr、0.03％～0.4％Y和余量为Ti熔炼而成。

本实施方式添加了Cr元素，稳定了beta相，改善高铌钛铝合金的热变形能力及力学性能。

本实施方式添加了Cr元素改变高铌钛铝合金的凝固路线，通过beta相凝固可以获得细小均匀、无明显偏析的组织，有利于后续的热机械处理以及板材的制备。

具体实施方式二：本实施方式是一种具有良好热加工性能的高铌钛铝合金的制备方法，具体是按以下步骤完成的：