[發明專利]鋁、鈦和鋯的HCP材料及由其制成的產物

在審

• 申請號: 201780022782.0
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN108884518A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: J·林;嚴新炎
• 申請（專利權）人: 奧科寧克公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C30/00;B22F3/105;B33Y70/00
• 代理公司: 北京市聯德律師事務所 11361
• 代理人: 黃大正

本公開內容涉及包含Al、Ti和Zr的新材料。新材料可緊低于材料的固溶線溫度實現六方最密堆積(hcp)固溶體結構的單相場。新材料可包括至少一個沉淀相，并且具有至少1240℃的固溶線溫度。新材料可包括29.0?42.4重量％的Al、41.2?59.9重量％的Ti和10.3?24.1重量％的Zr。在一個實施例中，沉淀物選自L1₀相、Al₂Zr相及其組合。新合金可實現改進的高溫性質。

背景技術

鋁化鈦TiAl是金屬間化合物。它重量輕且耐氧化和熱，然而，它具有延展性低的缺點。γTiAl的密度為約4.0g/cm³。它可用于幾種應用包括汽車和飛機中。TiAl基合金的開發始于1970年左右；然而，自2000年左右以來，這些合金僅用于這些應用中。

發明內容

廣泛地，本專利申請涉及新的鋁-鈦-鋯材料(“新材料”)，其具有緊低于材料的固溶線溫度的六方最密堆積(hcp)固溶體結構的單相場。新材料可包括至少一個沉淀相，并且具有至少1240℃的固溶線溫度。固溶線溫度是材料在高溫下的強度和熱穩定性的指示。一般地，固溶線溫度越高，在高溫下的強度和熱穩定性越高。新材料可包括29.0-42.4重量％的Al、41.2-59.9重量％的Ti和10.3-24.1重量％的Zr。在一個實施例中，沉淀物選自L1₀相、Al₂Zr相及其組合。沉淀相可通過固態轉化過程形成。在一種具體方法中，新材料可包括32.3-38.5重量％的Al、45.8-54.5重量％的Ti和11.5-21.9重量％的Zr，允許任選的偶存元素和不可避免的雜質。下文詳細描述了與新材料有關的其它方面、方法和實施例。

附圖說明

圖1是bcc、hcp和hcp單位晶胞的示意圖。

圖2是三元組成圖，其以實心圓圈展示本發明合金的非限制性例子。

圖3是生產新材料的方法的一個實施例的流程圖。

圖4是獲得具有hcp固溶體結構的鍛造產物的方法的一個實施例的流程圖，所述固體溶液結構在其中具有一種或多種沉淀物。

具體實施方式

如上所述，本專利申請涉及新的鋁-鈦-鋯材料(“新材料”)，其具有緊低于材料的固溶線溫度的六方最密堆積(hcp)固溶體結構的單相場。如本領域技術人員所知，并且如圖1所示，六方最密堆積(hcp)晶胞具有三層原子，其中第一層和第三層相同。第一層和第三層包括在六邊形晶胞的每個拐角處的原子和在六邊形的中心處的原子。中間層包括在晶胞內的三個原子。hcp晶胞的配位數為12，并且含有6個原子/晶胞。

由于本文所述的獨特組成，新材料可緊低于材料的固溶線溫度實現hcp固溶體結構的單相場。新材料還可具有高液相線溫度和窄平衡冷凍范圍(例如，用于限制在凝固期間的微觀偏析)，使其適合于通過常規鑄錠處理以及粉末冶金、成形鑄造、增材制造及其組合(混合處理)的生產。新材料可用于高溫應用。

新材料一般具有hcp晶體結構，并且包括29.0-42.4重量％的Al、41.2-59.9重量％的Ti和10.3-24.1重量％的Zr(“合金元素”)，其中所述材料包括足夠量的Al、Ti和Zr以實現hcp固溶體結構。該材料可由Al、Ti和Zr組成，允許偶存元素和不可避免的雜質。如本文使用的，“偶存元素”包括可用于合金中的晶界改性劑、鑄造助劑和/或晶粒結構控制材料，例如碳、硼等等。例如，碳、硼等等中的一種或多種可以足以提供晶界改性的量加入。添加的量應該限制在足以提供晶界改性，而不會例如通過金屬間化合物形成不適當地劣化材料性質的量。作為一個非限制性例子，至多0.15重量％的C和至多0.15重量％的B可加入材料中，條件是添加的量不導致材料性質的不適當降解。新材料的各種組成實施例顯示于圖2中。實心圓是本發明合金的非限制性例子。下表1對應于根據本專利申請有用的合金類型的非限制性例子。

表1