[发明专利]β型γ‑TiAl基合金获得细小全片层组织的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料热处理技术领域，具体涉及一种β型γ-TiAl基合金获得细小全片层组织的方法。

背景技术

TiAl金属间化合物因具有高比强度、比模量，良好的抗氧化性、抗蠕变性及优良的高温强度、刚度及低密度等，成为一类很有发展前景的高温结构材料。与传统高温合金的固溶强化、弥散强化、细晶强化等强化机理不同，TiAl合金的高温强度源于其原子本身的长程有序排列和特殊的结合键。但是该结构的存在使TiAl合金的室温塑性和断裂韧性较低，而这也成为限制其应用的主要因素。

TiAl基合金根据成分及相组成大致可以分成4种不同的类型：(1)传统TiAl合金(conventional TiAl alloys)；(2)高铌-TiAl(high Nb containing TiAl alloys)；(3)Beta相凝固TiAl合金(其中包括Beta gamma合金)；(4)块状转变TiAl合金(massive transformed TiAl alloys)。其中新型β型γ-TiAl基合金是TiAl基发展的重要方向之一。该合金具有细小均匀的铸态组织，优良的高温变形能力和机加工能力，逐渐引起各国研究者的兴趣。例如日本、美国和奥地利等国先后发展了β型γ-TiAl合金，并利用传统的锻造设备，结合后续机加工，生产出TiAl合金板材和各类高质量的汽车发动机零部件。新型的β型TiAl基合金汽车部件的成功研制及在测试中的优良表现，使得人们有理由相信，通过适当的合金化以及采用合适的加工手段，β型TiAl基合金将在未来的高科技产品中得到充分的利用。

众所周知，和普通γ-TiAl基合金一样，β型TiAl基合金也存在着严重的室温塑性、低的断裂韧性、材料的难加工性以及拉伸和压缩性能行为存在较大差异的一些问题。然而获得良好的综合力学性能的关键途径是获得细小均匀的全片层组织，为获得这类组织，国内过的科研工作者做了大量研究，主要集中在添加微量元素如Nb，W，B等以获得微细晶粒，并保持片层状组织的技术方面；或者利用热处理细化铸态的片层组织以及热挤压获得细晶组织等等。然而通过上述技术所获得的细小全片层晶团的平均晶粒尺寸还在100毫米以上，这远远不能满足工业需求。而在(α+γ)两相区，对挤压态合金组织进行单一热处理获得的全片层组织的片层晶团平均尺寸约为200～300毫米，很难获得细小的全片层晶团组织。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种β型γ-TiAl基合金获得细小全片层组织的方法。该方法采用高温循环热处理获得细小均匀的全片层组织，解决了普通热处理难以得到细小的全层片组织而导致合金的塑性较低等缺点，同时优化组织提高合金性能，极大地减小了片层晶团尺寸，提高了合金的室温塑性，为合金的实际应用提供理论基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种β型γ-TiAl基合金获得细小全片层组织的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将β型γ-TiAl基合金置于热处理炉中，在(T₁-10)℃～(T₁+10)℃下保温热处理15min～30min，炉冷至1030℃～1070℃后取出空冷至室温，其中T₁为β型γ-TiAl基合金的相变温度，单位为℃；

步骤二、将步骤一中空冷至室温的β型γ-TiAl基合金置于热处理炉中，在(T₂-10)℃～(T₂+10)℃下保温热处理10min～20min，直接取出风冷至室温，其中T₂为β型γ-TiAl基合金的共析点温度，单位为℃；

步骤三、按照步骤二的方法将步骤二中风冷至室温的β型γ-TiAl基合金重复保温热处理和风冷3～5次，然后再置于热处理炉中，在T₁～(T₁+10)℃下保温热处理10min～30min，取出后空冷至室温，得到具有细小全片层组织的β型γ-TiAl基合金。

上述的β型γ-TiAl基合金获得细小全片层组织的方法，其特征在于，步骤一中所述β型γ-TiAl基合金为加工态β型γ-TiAl基合金。

上述的β型γ-TiAl基合金获得细小全片层组织的方法，其特征在于，步骤一中保温热处理的温度为(T₁-5)℃～(T₁+5)℃。