[发明专利]一种高温耐热性铝合金

说明书

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别是指一种耐高温高铌钛铝合金。

背景技术

现有的高Nb-TiAl合金具有密度低，比强度高和比弹性模量、良好的抗蠕变及抗氧化能力等特点，使其成为航空、航天以及汽车工业等轻质耐热、高强高温结构部件的主要材料。但还有其缺陷，即Nb元素的添加在带来高强度增加的同时，却提高了TiAl合金的变形抗力，降低了塑性变形能力，不利于板材的制备，且随着飞行器和运输工具速度的提高，对材料的耐热性提出了更高的要求。而且在热机械处理过程中通常需要2～3次包套锻造，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种更优化的高Nb-TiAl合金配方及其制备方法，以改善其现有的存在变形能力差得问题，同时进一步提高了经时温度。

一种高温耐热性铝合金，按重量百分比由40％～49％的铝、5％～7％的铌、2％～4％的铬、0.03％～0.04％的钇、0.15％-0.5％的铁、0.05％-0.6％的镁、0.05％-0.3％的锆、0.05％-0.3％的钒，余量为钛熔炼而成。

本发明的有益效果是：

本发明通过减少Cr的用量，同时添加了Ce Zr Fe等元素，稳定了beta相，改善高铌钛铝合金的热变形能力及力学性能，提高了塑性变形能力，以利于板材的制备并提高了材料的耐热性。同时改变高铌钛铝合金的凝固路线，通过beta相凝固可以获得细小均匀、无明显偏析的组织，有利于后续的热机械处理以及板材的制备。

具体实施方式

本发明合金按重量百分比由40％～49％的铝、5％～7％的铌、2％～4％的铬、0.03％～0.04％的钇、0.15％-0.5％的铁、0.05％-0.6％的镁、0.05％-0.3％的锆、0.05％-0.3％的钒，余量为钛熔炼而成。

对本发明所添加的元素及其含量作进一步的说明。

本配方中添加的Cr，在铝合金中生成微细的金属间化合物，使其强度提高。Cr的含量不足2％时，不能充分地得到强度提高的效果，另一方面Cr的含量超过4％是，生成粗大的金属间化合物，会使铝合金材料的成型加工性降低，因此含量设定为2_4％

Fe在铝合金中作为金属件化合物进行晶出析出，有助于分散强化成为再结晶的核，促进再结晶，因此，具有使晶粒组织微细的效果，使铝合金材料的成形加工性提高。

Mg有叫强的韧性和延展性，铝合金中进行固溶析出强话，从而使其强度提高。Mg的含量不足0.05％时，不能充分地得到强度提高的效果，含量超过0.3％时，生成粗大的金属间化合物，会使铝合金材料的延展性降低，因此含量设定为0.05_0.6％

Zr是很好的耐高温材料。

一种高温耐热性铝合金是通过以下方法制备，具体是按以下步骤完成的：

一、配料：按重量百分比由40％～49％的铝、5％～7％的铌、2％～4％的铬、0.03％～0.04％的钇、0.15％-0.5％的铁、0.05％-0.6％的镁、0.05％-0.3％的锆、0.05％-0.3％的钒，余量为钛配料；

二、熔炼：将步骤一配比的材料在温度为1500℃～1700℃、真空度为

0.5×10^-2MPa～1.5×10^-2MPa的条件下熔炼均匀，并在温度为1500℃～1700℃、真空度为0.5×10^-2MPa～1.5×10^-2MPa的条件下保温8min～30min，得到稳定的合金熔体；

三、浇铸：

首先将浇铸模具在200℃～300℃下预热3h～5h，得到预热后的浇铸模具，然后将步骤二得到稳定的合金熔体浇注入预热后的浇铸模具中，在真空度为0.5×10^-2MPa MPa～1.5×10^-2MPa下冷却至室温，即得到具有良好热加工性能的高铌钛铝合金；步骤一中所述的材料为AlNb中间合金、高纯Al、海绵Ti、高纯Cr合金和AlY合金。

在本申请的所有实施例中，有区别的仅是材料的组成，其它条件相同。

实施例1

本发明合金按重量百分比由40％的铝、5％的铌、2％的铬、0.03％～的钇、0.15％的铁，0.05％的镁、0.05％的锆、0.05％的钒，余量为钛熔炼而成。

实施例2

本发明合金按重量百分比由49％的铝、7％的铌、4％的铬、0.04％的钇、0.5％的铁，0.6％的镁、0.3％的锆、0.3％钒，余量为钛熔炼而成。

实施例3

本发明合金按重量百分比由45％的铝、6％的铌、3％的铬、0.035％的钇、0.3％的铁，0.2％的镁、0.1％的锆、0.08％钒，余量为钛熔炼而成。