[發明專利]一種減輕TiAl合金氧化的方法

有效

• 申請號: 202010093920.8
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111254372B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 寇宏超;于永浩;趙瑞峰;李金山
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C22F1/04;C21D1/70
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

一種減輕TiAl合金氧化的方法，采用箱式電阻爐對TiAl合金試樣進行熱處理時，將該TiAl合金試樣用石棉包裹后埋進容器中的砂子里。熱處理溫度為700℃～1400℃，保溫0.5～100h，試樣隨爐升溫和降溫。待爐溫冷至室溫后取出試樣。TiAl合金埋進砂子中進行熱處理時，鑄件表面組織中氧含量低，氧化層薄；未做任何處理的試樣熱處理后，表面組織中氧含量明顯升高，氧化層厚度明顯增加，說明砂子覆蓋在鑄件表面減緩了氧與鑄件的作用，從而顯著減輕了鑄件表面的氧化，提高鑄件的表面質量。本發明操作簡單易行，砂子可以重復使用，節省成本。

技術領域

本發明涉及防氧化技術領域，特別涉及一種減輕TiAl合金氧化的方法。

背景技術

鈦鋁合金以其優異的高溫性能廣泛的應用在航空、航天和汽車等領域。熱處理是改善組織和性能的一種重要的熱加工工序。合適的熱處理工藝可以改善顯微組織和力學性能。TiAl合金在熱處理過程中會出現近γ組織、雙態組織、近片層組織、全片層組織四種典型的組織，其中片層組織是TiAl合金高溫服役條件下的理想組織。而TiAl合金想要獲得片層組織就必須在1000℃以上的高溫區進行熱處理。另外，TiAl合金鑄件一般需要經過高溫熱處理來消除顯微偏析，改善組織均勻性。然而TiAl合金在高溫區進行熱處理時就會使合金表面發生嚴重的氧化，高溫氧化會使合金表面組織因吸氧而發生改變，惡化合金表面性能，導致TiAl合金性能的不均勻。

一般防止合金在熱處理過程中氧化的方法是將合金放進真空爐或惰性氣體保護的熱處理爐中進行熱處理，但這會使熱處理的成本增加。

趙慧君在《中國有色金屬學報(英文版)》2015(6)：1881-1888公開的論文《真空退火對TA15合金板材組織和力學性能的影響》中研究真空熱處理對性能的影響，當熱處理工藝為930℃/2h/AC+600℃/2h/AC時，可獲得最佳的抗拉強度1070MPa。采用真空封管的方式可以提供真空環境，但是石英玻璃管在急冷急熱和高溫條件下容易破裂。而TiAl合金經常在1000℃以上進行長時間熱處理，石英玻璃管容易在熱處理過程中破裂。

在公開號為CN109320267A的發明中提出了一種用于鈦合金熱處理過程中臨時保護涂層的制備方法，該方法采用了搪瓷釉與石英、黏土等填充物組成的涂層體系，涂覆在工件表面來減輕鈦合金熱處理過程中的氧化。熱處理結束后，涂層通過噴砂去除。但該方法所用涂層工藝和操作復雜，成本高。

綜上所述，目前關于減輕TiAl合金氧化的方法報道較少，而熱處理又是改善合金組織和性能的重要熱加工工序。因此急需提出簡單易行的減輕TiAl合金氧化的方法。

發明內容

為克服現有技術中存在的TiAl合金在高溫熱處理過程中易氧化的不足，本發明提出了一種減輕TiAl合金氧化的方法。

本發明的具體過程是：

步驟1、準備TiAl合金試樣。

步驟2、準備容器。容器中裝滿砂子。所述砂子容器中裝滿莫來砂或氧化鋯砂或氧化釔砂。

步驟3、熱處理。采用箱式電阻爐對所述TiAl合金試樣進行熱處理，具體是：

將所述TiAl合金試樣用石棉包裹后埋進容器中的砂子里。熱處理溫度為700℃～1400℃，保溫0.5～100h，試樣隨爐升溫和降溫。待爐溫冷至室溫后取出試樣。

對比圖1和圖2發現，近表面組織和氧含量明顯不同。TiAl合金埋進砂子中進行熱處理時，鑄件表面組織中氧含量低，氧化層薄；未做任何處理的試樣熱處理后，表面組織中氧含量明顯升高，氧化層厚度明顯增加，說明砂子覆蓋在鑄件表面減緩了氧與鑄件的作用，從而顯著減輕了鑄件表面的氧化，提高鑄件的表面質量。本發明操作簡單易行，砂子可以重復使用，節省成本。

附圖說明