[發明專利]β型γ?TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法

有效

• 申請號: 201610340662.2
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105886982B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 羅媛媛;毛小南;吳金平;蘇航標;楊英麗;郭荻子;楊帆
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所61213
• 代理人: 馮亮

技術領域

本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，具體涉及一種β型γ-TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法。

背景技術

TiAl金屬間化合物因具有高比強度、比模量，良好的抗氧化性、抗蠕變性及優良的高溫強度、剛度及低密度等，成為一類很有發展前景的高溫結構材料。與傳統高溫合金的固溶強化、彌散強化、細晶強化等強化機理不同，TiAl合金的高溫強度源于其原子本身的長程有序排列和特殊的結合鍵。但是該結構的存在使TiAl合金的室溫塑性和斷裂韌性較低，而這也成為限制其應用的主要因素。

TiAl基合金根據成分及相組成大致可以分成4種不同的類型：(1)傳統TiAl合金(conventional TiAl alloys)；(2)高鈮-TiAl(high Nb containing TiAl alloys)；(3)Beta相凝固TiAl合金(其中包括Beta gamma合金)；(4)塊狀轉變TiAl合金(massive transformed TiAl alloys)。其中新型β型γ-TiAl基合金是TiAl基發展的重要方向之一。該合金具有細小均勻的鑄態組織，優良的高溫變形能力和機加工能力，逐漸引起各國研究者的興趣。例如日本、美國和奧地利等國先后發展了β型γ-TiAl合金，并利用傳統的鍛造設備，結合后續機加工，生產出TiAl合金板材和各類高質量的汽車發動機零部件。新型的β型TiAl基合金汽車部件的成功研制及在測試中的優良表現，使得人們有理由相信，通過適當的合金化以及采用合適的加工手段，β型TiAl基合金將在未來的高科技產品中得到充分的利用。

眾所周知，和普通γ-TiAl基合金一樣，β型TiAl基合金也存在著嚴重的室溫塑性、低的斷裂韌性、材料的難加工性以及拉伸和壓縮性能行為存在較大差異的一些問題。然而獲得良好的綜合力學性能的關鍵途徑是獲得細小均勻的全片層組織，為獲得這類組織，國內過的科研工作者做了大量研究，主要集中在添加微量元素如Nb，W，B等以獲得微細晶粒，并保持片層狀組織的技術方面；或者利用熱處理細化鑄態的片層組織以及熱擠壓獲得細晶組織等等。然而通過上述技術所獲得的細小全片層晶團的平均晶粒尺寸還在100毫米以上，這遠遠不能滿足工業需求。而在(α+γ)兩相區，對擠壓態合金組織進行單一熱處理獲得的全片層組織的片層晶團平均尺寸約為200～300毫米，很難獲得細小的全片層晶團組織。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種β型γ-TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法。該方法采用高溫循環熱處理獲得細小均勻的全片層組織，解決了普通熱處理難以得到細小的全層片組織而導致合金的塑性較低等缺點，同時優化組織提高合金性能，極大地減小了片層晶團尺寸，提高了合金的室溫塑性，為合金的實際應用提供理論基礎。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種β型γ-TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將β型γ-TiAl基合金置于熱處理爐中，在(T₁-10)℃～(T₁+10)℃下保溫熱處理15min～30min，爐冷至1030℃～1070℃后取出空冷至室溫，其中T₁為β型γ-TiAl基合金的相變溫度，單位為℃；

步驟二、將步驟一中空冷至室溫的β型γ-TiAl基合金置于熱處理爐中，在(T₂-10)℃～(T₂+10)℃下保溫熱處理10min～20min，直接取出風冷至室溫，其中T₂為β型γ-TiAl基合金的共析點溫度，單位為℃；

步驟三、按照步驟二的方法將步驟二中風冷至室溫的β型γ-TiAl基合金重復保溫熱處理和風冷3～5次，然后再置于熱處理爐中，在T₁～(T₁+10)℃下保溫熱處理10min～30min，取出后空冷至室溫，得到具有細小全片層組織的β型γ-TiAl基合金。

上述的β型γ-TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法，其特征在于，步驟一中所述β型γ-TiAl基合金為加工態β型γ-TiAl基合金。

上述的β型γ-TiAl基合金獲得細小全片層組織的方法，其特征在于，步驟一中保溫熱處理的溫度為(T₁-5)℃～(T₁+5)℃。