[發(fā)明專利]一種利用固態(tài)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?zhí)枺?/td>: 202111116693.7
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113846278B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 孟憲會

一種利用固態(tài)相變制備定向TiAl基合金的裝置及其制備方法，它涉及一種制備定向TiAl基合金的裝置及其制備方法。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有定向TiAl基合金制備過程中，試樣表層易發(fā)生側(cè)向散熱，及工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明的液態(tài)Ga?In合金和熱處理試棒位于真空室內(nèi)的下部，調(diào)速器安在熱處理試棒的底端，測溫儀的導(dǎo)線端伸入真空室內(nèi)并位于有效熱處理區(qū)，感應(yīng)線圈套裝在熱處理試棒的上部外側(cè)。真空室內(nèi)，將熱處理試樣置于感應(yīng)線圈內(nèi)；調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈與Ga?In合金液面的距離；感應(yīng)線圈加熱；抽真空并通氬氣；對測量試樣加熱；當(dāng)溫度達(dá)到該TiAl基合金的β單相區(qū)溫度范圍內(nèi)時(shí)，停止加熱并保溫；對TiAl基合金試棒進(jìn)行定向熱處理；冷卻后，通入空氣，取件。本發(fā)明用于制備定向TiAl基合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備定向TiAl基合金的裝置及其制備方法，具體涉及一種利用固態(tài)相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法，屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

TiAl基合金由于密度小，比強(qiáng)度高，高溫力學(xué)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，被譽(yù)為在600℃-900℃替代Ni基高溫合金的最佳選材，有望應(yīng)用于航空航天渦輪發(fā)動機(jī)葉片的制備，因而被廣泛研究。

然而，該合金也存在自身的缺點(diǎn)，如室溫塑性差，高化學(xué)活性導(dǎo)致熔煉過程熔體易氧化，鑄造組織粗大，成分偏析嚴(yán)重等。這些缺陷的存在極大地限制了該合金的工業(yè)化生產(chǎn)。為了優(yōu)化TiAl基合金的顯微組織，改善其力學(xué)性能，常用的方法有合金化法和熱機(jī)械加工法。對于服役于高溫環(huán)境下的TiAl基合金，定向排列的柱狀晶或單晶組織可以大幅減少合金的橫向晶界長度，從而明顯提高其高溫力學(xué)性能。

通常制備定向TiAl基合金的方法主要為定向凝固法。但是，在定向凝固過程中，TiAl 基合金熔體不可避免與坩堝或涂層材料相接觸。對于具有高化學(xué)活性的TiAl基合金熔體，極易在凝固過程中與坩堝材質(zhì)或涂層材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而影響合金化學(xué)成分和表層柱狀晶的定向生長。

針對利用熱處理方法制備定向排列的柱狀晶組織的TiAl基合金，公告號為CN112048605A，發(fā)明名稱為“一種用于制備金屬柱晶的定向退火裝置及其方法”，具體公開了對軋制變形量為70％的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金進(jìn)行定向退火，最終獲得了柱狀晶組織，但是該方法必須對TiAl合金進(jìn)行熱變形處理，工藝復(fù)雜，控制精度高，而且后續(xù)合金的定向熱處理溫度介于其再結(jié)晶溫度與合金的熔點(diǎn)之間，未進(jìn)行解釋。

綜上所述，現(xiàn)有定向TiAl基合金制備過程中，由于合金熔體與坩堝壁或涂層材料接觸，從而影響定向TiAl基合金成分以及傳統(tǒng)定向凝固過程中試樣表層易發(fā)生側(cè)向散熱，從而影響表層柱狀晶定向長大的問題，同時(shí)，還存在工藝復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有定向TiAl基合金制備過程中，由于合金熔體與坩堝壁或涂層材料接觸，從而影響定向TiAl基合金成分以及傳統(tǒng)定向凝固過程中試樣表層易發(fā)生側(cè)向散熱，從而影響表層柱狀晶定向長大的問題，同時(shí)，還存在工藝復(fù)雜的問題。進(jìn)而提供一種利用固態(tài)相變制備定向TiAl基合金裝置制備定向TiAl基合金的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種冷坩堝定向凝固過程中溫度測量裝置，它包括真空室；它還包括液態(tài)Ga-In合金、調(diào)速器、感應(yīng)線圈、測溫儀、熱處理試棒和Ar氣瓶，液態(tài)Ga-In 合金位于真空室內(nèi)的下部，熱處理試棒豎直安裝在真空室內(nèi)，調(diào)速器采用燕尾槽的連接方式安裝在熱處理試棒的底端并實(shí)時(shí)調(diào)控?zé)崽幚碓嚢舻南吕俣龋瑴y溫儀的導(dǎo)線端伸入真空室內(nèi)并位于有效熱處理區(qū)，感應(yīng)線圈套裝在熱處理試棒的上部外側(cè)并為熱處理試棒上的有效熱處理區(qū)加熱，Ar氣瓶與真空室連接。

本發(fā)明還提供了一種利用固態(tài)相變制備定向TiAl基合金的裝置的方法，它包括以下步驟：

步驟一、在真空室內(nèi)，將β凝固的TiAl基合金熱處理試樣置于五匝感應(yīng)線圈內(nèi)，使熱處理試樣的軸線與感應(yīng)線圈的中心線完全重合，熱處理試樣底部置于液態(tài)Ga-In合金內(nèi)并與抽拉桿通過燕尾槽連接；