[發(fā)明專(zhuān)利]一種含有微量碳的鈦鋁合金用于制備薄壁葉片的熔鑄方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210579971.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103060610A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周洪強(qiáng);陳志強(qiáng);包淑娟;王哲;王美姣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 洛陽(yáng)雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C14/00
• 分類(lèi)號(hào): C22C14/00;C22C30/00;C22C1/02;B22D25/02
• 代理公司: 洛陽(yáng)市凱旋專(zhuān)利事務(wù)所 41112
• 代理人: 符繼超

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技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明屬于鈦鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種含有微量碳的鈦鋁合金用于制備薄壁葉片的熔鑄方法。

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背景技術(shù)

有關(guān)用于薄壁葉片的鈦鋁Ti?Al合金已研究較多，比如專(zhuān)利號(hào)為CN101056998A公開(kāi)了一種Ti-45Al-5?Nb-?2Mo的高鈮Nb鈦鋁合金，該合金在β相內(nèi)部析出γ相，以至于β顆粒分布非常精細(xì)，但該合金中各元素間相互強(qiáng)化效果不明顯，由于未添加硅Si或碳C等高溫蠕變強(qiáng)化元素，導(dǎo)致該合金的鑄造件使用溫度較低，不能滿(mǎn)足渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片在1000~1100℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度要求，同時(shí)由于葉片的壁厚要求控制在0.6~1.0mm?之間，而Mo元素的存在會(huì)降低該合金在鑄造時(shí)的流動(dòng)性能，鑄造流動(dòng)性能較差的鈦鋁合金是不能用來(lái)鑄造薄壁葉片的。

MITSUBISHI?HEAVY?IND?LTD公司JP5320791?專(zhuān)利公開(kāi)的一種鈦鋁合金是：34~52?Ti、40~46?Al、3~8?Cr，5~12?Nb，該鈦鋁合金由于添加了高含量的鉻Cr而顯著降低了鑄造流動(dòng)性能。雖然該鈦鋁合金具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能，但不能用來(lái)鑄造薄壁葉片。

JP2000199025?專(zhuān)利公開(kāi)的另一種鈦鋁合金是：44.5?~?48.5?Al、5~9.5?Nb、0.5~2?Cr、0.1~0.4Si、0.1~0.4Ni、其余為T(mén)i，該鈦鋁合金中雖然Cr的含量對(duì)鑄造流動(dòng)性能影響不明顯，但其中的Si和鎳Ni則降低了鑄造流動(dòng)性能。雖然該鈦鋁合金也具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能，但也不能用來(lái)鑄造薄壁葉片。

眾所周知，鈦鋁合金具有較差的鑄造流動(dòng)性能，而薄壁葉片的最小壁厚通常控制在0.6~1.0mm，如果增加壁厚會(huì)大幅降低渦輪增壓器的工作效率，隨著航空、航天、汽車(chē)、艦船等發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，對(duì)鈦鋁合金的性能提出了更高的要求，即由鈦鋁合金鑄造出的薄壁件應(yīng)需具有更高的強(qiáng)度、抗氧化性能和更輕的密度等。強(qiáng)度通常通過(guò)抗拉強(qiáng)度來(lái)體現(xiàn)，即抗拉強(qiáng)度不能＜200MPa，抗拉強(qiáng)度越高其薄壁件的使用壽命越長(zhǎng)；抗氧化性能通常通過(guò)使用溫度來(lái)體現(xiàn)，使用溫度一般控制在1000~1100℃之間。換句話說(shuō)在1000~1100℃之間且具有抗拉強(qiáng)度≥200MPa并具有良好鑄造流動(dòng)性能的鈦鋁合金才能用來(lái)鑄造渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的薄壁葉片，但是含有微量碳的鈦鋁合金用于制備薄壁葉片的熔鑄方法還未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)道。

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發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含有微量碳的鈦鋁合金用于制備薄壁葉片的熔鑄方法，該含有微量碳的鈦鋁合金非常適合鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的薄壁葉片，這是因?yàn)楹形⒘刻嫉拟佷X合金具有較好的鑄造流動(dòng)性能，經(jīng)過(guò)熔煉所鑄造出的薄壁葉片能在1000~1100℃之間長(zhǎng)期使用且抗拉強(qiáng)度≥225MPa，薄壁葉片的壁厚能控制在0.6~1.0mm?之間。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種含有微量碳的鈦鋁合金用于制備薄壁葉片的熔鑄方法，所述鈦鋁合金中按重量百分比含有44.0~48.0的鋁、5.0~9.0的鈮、余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，本發(fā)明的特征是：所述鈦鋁合金中按重量百分比還含有0.1~0.5的碳，所述鈦鋁合金按重量百分比的總配比構(gòu)成如下：

鋁44.0~48.0、鈮5.0~9.0、碳0.1~0.5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)；

上述所述鋁以純鋁的方式加入配比中；

上述所述鈮以鈮化鋁的方式加入配比中，但其中鈮化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中；

上述所述碳以純碳的方式加入配比中；

上述所述鈦以海綿鈦的方式加入配比中；

???按上述各配比并一同放進(jìn)真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，氬氣的壓力控制在60000?Pa，待熔化后作出爐前各含量測(cè)定，各含量測(cè)定滿(mǎn)足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到初煉鈦鋁合金鑄錠，再將所述初煉鈦鋁合金鑄錠重新放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，此時(shí)氬氣的壓力依然控制在60000?Pa，爐前重新測(cè)定其各含量是否滿(mǎn)足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到鈦鋁合金鑄錠；將所述鈦鋁合金鑄錠放進(jìn)熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化爐的抽真空度控制在3.5Pa,?待所述鈦鋁合金鑄錠全部熔化并連續(xù)攪拌2分鐘后用來(lái)澆鑄壁厚在0.6~1.0mm?之間的薄壁葉片以及附鑄試棒，由于薄壁葉片呈曲面狀且難以