[发明专利]一种合金原始铸件组织的均匀化和细化方法

说明书

技术领域

本发明属于金属热处理的技术领域。特别适用于合金的原始铸态组织的均匀化和细化。

背景技术

钛铝金属间化合物基合金是一种比重低而高温强度高，因而最具有潜力的高温结构材料。该材料将成为有利于先进发动机减轻重量，提高工作效率的新型材料。而钛铝合金的原始铸态组织一般为粗大层片团，存在有不同程度择优取向的全层片或近全层片组织。在采用热机械变形条件下的加工处理方法，来改变钛铝合金内部组织晶粒细化的问题，已基本得到解决。目前在现有技术中，对于铸造钛铝合金铸件，在无热机械变形的条件下，依靠通过热处理来调整和细化基体组织的方法研究，仍没有理想的结果。

发明内容

本发明所提出的铸件组织均匀细化的方法是将钛铝合金铸件首先放在热等静压机内进行α相区高温处理，在消除铸件铸造缺陷的同时实现组织的均匀化。其热等静压处理方法是等静压机的压力定为120-180Mpa，加热温度为1380℃-1420℃，热等静压处理的保温时间为10-60分钟。第二步是进行4-8次的循环热处理，其每次循环热处理的制度为900-950℃，保温1-2小时后再升温至1150-1200℃，保温0.5-1.5小时。当第一次循环热处理结束后，将温度降温至900-950℃，所需降温时间为1-3小时再保温进行第二次循环热处理。第三步是进行共析温度等温处理，其制度为加热温度1100-1200℃，保温时间72-120小时。最后进行临界温度处理，其温度为1320-1380℃，保温时间为3-15分钟后炉冷或空冷至室温。

在本发明的钛铝合金铸件组织均匀细化方法中的热等静压处理，是在消除铸造缺陷的同时，可使原始态铸造组织在α相区重结晶而后冷却的过程中形成无择优取向、层片团尺寸均匀的全层片组织。其原理是由于高温高压下位错等易扩散通道增多，重结晶时间较短，所形成的α相晶粒较小而且均匀，因此使的全层片组织层片尺寸较相同温度真空热处理得到的层片团尺寸要细小均匀。采用循环热处理方法是由于在每次循环热处理过程中，钛铝合金层片组织中的α₂相或γ相均有使其发生溶解或析出相变的化学自由能产生，这种能量波动是可以加剧层状物质本征的瑞利形状扰动，从而导致层状物质出现内部的间断，因此可在钛铝合金层片组织中引入一定数量的层片内端点。之后经过一定时间的等温热处理，可使铸造钛铝合金层片组织中的层片由内、外端点引发Gibbs-Thomson效应驱动的粗化反应或称连续粗化反应，进而使层片分段等轴化为晶粒尺寸小于原层片团尺寸的近γ组织。由此得到的铸造钛铝合金的近γ组织晶粒尺寸可近150-100μm。对于得到的近γ组织可用金相法测定进入α单相区的临界温度Tα，并进行临界温度处理。由于在这个过程中，高温α/γ层片结构是在高于Tα温度段内γ相基体上形成的，因此有四种近等同的{111}γ惯习面可以析出片状α相，所以形成的全层片团尺寸小于原近γ组织尺寸，可达到120-50μm。

具体实施方式

本发明实施例是采用成份为AL46.5％，Cr1.0％，V2.5％，Ti50％(重量％)的材料，在冷坩锅真空感应悬浮炉中冶炼的铸造型钛铝合金铸件，经三次重熔后在铜模中浇铸了7个铸件，每个铸件尺寸为φ40×100mm，然后将每个铸件均采用线切割机截取角度为30°的15mm高的扇形试样。