[发明专利]一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法

权利要求书

1.一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：制备成分为Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C的合金铸锭；

步骤二：将Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭加工成冷坩埚定向凝固实验用圆棒；

步骤三：在多功能冷坩埚电磁约束精确成形定向凝固设备中，将定向凝固实验用圆棒制备成TiAl金属间化合物定向凝固试样；

步骤四：对TiAl金属间化合物定向凝固试样进行定向凝固实验，测量实验过程中TiAl合金固相中的温度梯度，计算出冷却速率；

步骤五：改变定向凝固TiAl合金的冷却速率，进而制备具有不同片层厚度的定向凝固TiAl合金。

2.根据权利要求1所述的一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：步骤一中，通过真空感应熔炼的方法制备Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭，具体步骤如下：按照合金成分将海绵钛、铝块、铝铌中间合金、铬片和C粉放入真空感应熔炼炉中，抽真空至2.0×10^-3～2.5×10^-3mbar，以8～10kW/min的速率将熔炼功率增加至150～160kW停止增加功率，然后在恒定功率下熔炼3～5min得到合金熔体，然后将合金熔体浇注到预热至350～400℃的金属铸型中，得到Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭，并随炉自然冷却至室温。

3.根据权利要求1所述的一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：步骤二中，采用电火花数控切割机床将Ti-47Al-2Nb-2Cr-0.2C合金铸锭加工成定向凝固实验用圆棒，电火花数控切割机床的走丝速率为0.1m/s，定向凝固实验用圆棒的直径为20mm。

4.根据权利要求1所述的一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：步骤四中，将直径为Ф0.15mm的PtRh30-PtRh6热电偶插入TiAl合金固相中，通过多通道温度测试仪记录TiAl合金固相中多个位置的温度，然后计算出TiAl合金固相中的温度梯度，最终结合设定的生长速率获得连续熔铸过程中的冷却速率，计算公式为冷却速率v＝v'G_s，其中，v'表示生长速率，G_s表示TiAl合金固相中的温度梯度。

5.根据权利要求1所述的一种细化TiAl合金片层组织的冷坩埚定向凝固方法，其特征在于：步骤五中，通过调节多功能冷坩埚电磁约束精确成形定向凝固设备的抽拉速率(0.6mm/min、0.8mm/min、1.0mm/min、1.2mm/min)，结合测量得到的定向凝固过程中的温度梯度，代入计算公式冷却速率v＝v'G_s，其中，v'表示生长速率，G_s表示TiAl合金固相中的温度梯度，得到不同的冷却速率；然后采用透射电镜对不同冷却速率条件下获得的定向凝固TiAl合金的片层间距进行统计，得到片层厚度随冷却速率的变化规律。