[发明专利]一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法

说明书

本发明公开了一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法，海绵钛Ti和金属铝Al同时放置在坩埚之中，通过真空熔炼，熔融成TiAL合金液体；将金属铌Nb添加到熔融的TiAL合金液体之中，熔化3‑5分钟；将熔融成的TiAL合金液体，再浇注到模具当中，形成TiAL铸锭；通过添加第三元形核催化剂金属铌‑Nb，使得熔融TiAl合金在结晶、凝固、成型过程中，通过第三元的诱发，增加形核的数量，大幅度的细化晶粒，降低TixAly同相聚集时产生的界面应力；同时第三元的存在可增强多种TixAly晶粒界面的浸润性，可有效抑制晶粒长大，抑制偏析也就可制备出大尺寸锭子，大大改善传统真空熔炼的缺陷。

技术领域

本发明属于TiAl靶材制备技术领域，具体涉及一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法。

背景技术

TiAl合金靶材在真空镀膜领域的使用已经有十数年，到目前为止，基本就是粉末冶金工艺和真空熔炼工艺平分秋色。但是粉末冶金工艺属于物理混合性质的合金，使得其应用领域基本限制于工具镀膜领域，而真空熔炼工艺的特点是完全金属化的TiAl合金，具有耐高温、耐磨、镀膜过程中着色均匀、色差小、界面结合强度大等优点，在装饰镀、耐磨耐高温涂层领域有着广泛的使用，特别是德国、日本等材料技术发达的国家，坚决要求使用熔炼工艺的TiAl靶材。

但是目前的熔炼工艺，因为TiAl合金的特性，合金化过程中会形成多种TixAly的多元相，这些多元相的晶体结构不同，导致合金在凝固成型的过程中会存在富集偏析，晶粒粗大。最重要的是在制备大尺寸的规格时，由于冷却速度的降低，会形成天然的裂纹，导致成型的失败或者材料潜在的缺陷。

因此传统工艺的真空熔炼TiAL靶材在高端领域因为晶粒粗大，得不到广泛的应用，对于一些大型镀膜机，用到大规格的TiAl靶材，传统真空熔炼的工艺就根本无能为力。传统的真空熔炼工艺目前只能做到直径120mm以内，长度500mm左右。

为了解决以上问题我方研发出了一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种细晶第三元催化真空熔炼TiAl靶材的制备方法，包括步骤：

S1，海绵钛Ti和金属铝Al同时放置在坩埚之中，通过真空熔炼，熔融成TiAL合金液体；

S11，将金属铌Nb添加到熔融的TiAL合金液体之中，充分熔化3-5分钟；

S2，将熔融成的TiAL合金液体，再浇注到模具当中，形成TiAL铸锭。

通过添加第三元形核催化剂金属铌-Nb，使得熔融TiAl合金在结晶、凝固、成型的过程中，通过第三元的诱发，可以增加形核的数量，从而可以大幅度的细化晶粒，降低TixAly同相聚集时产生的界面应力；同时第三元的存在可以增强多种TixAly晶粒界面的浸润性，可以有效抑制晶粒长大，抑制偏析也就可以制备出大尺寸的锭子，大大改善传统真空熔炼的缺陷。

具体地，在步骤S11中，金属铌Nb的添加量为熔融成的TiAL合金液体质量的0.5％-0.8％。

将金属铌Nb的添加量控制在0.5％-0.8％之间，少于这个范围则起不到增加形核的数量，大幅度的细化晶粒的作用，多则没有好处。

本发明的有益效果在于：

1、通过第三元形核催化剂金属铌-Nb的添加，可以使熔融TiAL合金在凝固过程中大量形核，有效抑制晶粒长大；

2、通过第三元形核催化剂金属铌-Nb的添加，可以使多种TixAly多元相晶粒之间的浸润性增强，有效的抑制偏析和枝状晶的形成；