[發明專利]一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法

有效

• 申請號: 202111116693.7
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113846278B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳瑞潤;方虹澤;劉陽力;王琪;丁鑫;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/02
• 分類號: C22F1/02;C21D11/00;C21D1/42;C21D9/00;C22C30/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

1.一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：

所述固態相變制備定向TiAl基合金的裝置包括真空室(1)、液態Ga-In合金(2)、調速器(3)、感應線圈(4)、測溫儀(5)、熱處理試棒(6)和Ar氣瓶(7)，液態Ga-In合金(2)位于真空室(1)內的下部，熱處理試棒(6)豎直安裝在真空室(1)內，調速器(3)采用燕尾槽的連接方式安裝在熱處理試棒(6)的底端并實時調控熱處理試棒(6)的下拉速度，測溫儀(5)的導線端伸入真空室(1)內并位于有效熱處理區(8)，感應線圈(4)套裝在熱處理試棒(6)的上部外側并為熱處理試棒(6)上的有效熱處理區(8)加熱，Ar氣瓶(7)與真空室(1)連接；

所述制備定向TiAl基合金的方法包括以下步驟：

步驟一、在真空室(1)內，將β凝固的TiAl基合金熱處理試棒(6)置于五匝感應線圈(4)內，使熱處理試棒(6)的軸線與感應線圈(4)的中心線完全重合，熱處理試棒(6)底部置于液態Ga-In合金(2)內并與抽拉桿通過燕尾槽連接；

步驟二、調節感應線圈(4)與液態Ga-In合金(2)液面之間的距離，確保熱處理試棒(6)的有效熱處理區(8)位于感應線圈(4)的有效加熱范圍內；

步驟三、將感應線圈(4)與電極相連，交流電的頻率為50kHz，加熱溫度達1500℃以上；

步驟四、關閉真空室(1)門，啟動真空泵，將真空室(1)內的氣壓抽至1Pa以下，然后向真空室(1)內反充高純氬氣至300Pa，重復3-5次上述操作，最后，保證定向熱處理實驗在小于1Pa氬氣保護下進行；

步驟五、閉合電源，通過步進式提升感應線圈(4)的加載功率，同時提高熱處理試棒(6)的有效熱處理區(8)的溫度；

步驟六、當有效熱處理區(8)的溫度達到熱處理試棒(6)的β單相區溫度范圍內時，停止調節感應線圈(4)的加載功率并保溫5-20min；

步驟七、啟動抽拉裝置并通過調速器(3)來設置熱處理試棒(6)的定向抽拉速率為0.01mm/min-1.00mm/min，對熱處理試棒進行定向熱處理；

步驟八、處理完畢后，降低加載功率，待熱處理試棒(6)冷卻至室溫后，向真空室(1)內通入空氣，取出定向熱處理后的試棒，即可獲得定向排列的柱狀晶組織。

2.根據權利要求1所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：步驟一中的熱處理試棒(6)為TiAl基合金試樣，其截面直徑尺寸在15mm-25mm。

3.根據權利要求2所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：熱處理試棒(6)置于液態Ga-18at.％In合金(2)池中，液態Ga-18at.％In合金(2)的溫度恒定為25℃。

4.根據權利要求3所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：步驟三中的熱處理試棒(6)的加熱方式為感應線圈(4)加熱，有效熱處理區(8)的范圍在熱處理試棒(6)豎直方向上的10mm-15mm，加熱溫度達1500℃以上，確保定向熱處理過程中，有效熱處理區(8)的溫度處于該β凝固TiAl基合金的β單相區范圍內。

5.根據權利要求4所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：步驟三中的感應線圈(4)為紫銅材質，對熱處理試棒(6)的局部加熱溫度達到1280℃～1690℃，液態Ga-In合金(2)對熱處理試棒(6)的溫度冷卻到100℃～600℃。

6.根據權利要求5所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：步驟一中的真空室(1)的尺寸長×寬×高為800mm×700mm×1200mm。

7.根據權利要求6所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：Ar氣瓶(7)中的高純氬氣的氬氣純度為99.9999％。

8.根據權利要求1所述的一種利用固態相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，其特征在于：調速器(3)的調節范圍為0.01mm/min～1.0mm/min。