[发明专利]一种TiAl基复合材料及其热机械处理方法

权利要求书

1.一种TiAl基复合材料，其特征在于：所述的TiAl基复合材料按原子百分含量含有：0.5％～1.5％B、42％～45.5％Al、1％～2％Cr、3％～6％Nb、0.1％～0.5％Ta、0～0.2％Si、0％～2％C，余量为Ti和不可避免的杂质，其中氧含量≤0.2wt％、氮含量≤0.03wt％、氢含量≤0.02wt％；

所述的TiAl基复合材料的弹性模量E≥150GPa；

所述的TiAl基复合材料的增强体为弥散分布的TiB₂短晶须，所述晶须长度≤30μm。

2.根据权利要求1所述的TiAl基复合材料，其特征在于：所述的TiAl基复合材料按原子百分含量含有：45.5％Al、0.5％B、1.5％Cr、4％Nb、0.2％Ta、0.2％Si，余量为Ti和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的TiAl基复合材料，其特征在于：所述的TiAl基复合材料按原子百分含量含有：44％Al、0.8％B、1％Cr、4％Nb、0.2％Ta，余量为Ti和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的TiAl基复合材料，其特征在于：所述的TiAl基复合材料按原子百分含量含有：42％Al、0.5％B、1.5％Cr、5％Nb、0.2％Ta，余量为Ti和不可避免的杂质。

5.一种TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述的热机械处理方法中采用如权利要求1所述的TiAl基复合材料，其步骤如下：

步骤一：铸锭熔炼：按照成分配比将原材料混合均匀后，在压力机上压制成电极块；进行三次真空自耗熔炼；获得直径为Φ180mm～Φ300mm的复合材料铸锭；

步骤二：挤压变形：将所获得的复合材料铸锭进行包套挤压变形，包套与所述复合材料铸锭之间添加隔热材料，挤压变形后将复合材料棒材空冷或炉冷至室温；

步骤三：均匀化退火：将上一步得到的材料加热到1050℃～1200℃，保温6～48小时，而后冷却到室温或者直接升温到固溶温度；

步骤四：固溶热处理：将均匀化退火后的材料进行两相区或者单相区固溶热处理；

步骤五：时效热处理：将经过固溶热处理后的材料加热到850℃～950℃，保温2～8小时，而后炉冷到室温。

6.根据权利要求5所述的TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述步骤一中参数设置如下：

熔炼真空度低于5Pa，熔炼电流为3kA～6kA，熔炼电压为23～27V。

7.根据权利要求5所述的TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述步骤二中包套材料采用不锈钢，挤压变形温度范围1100℃～1250℃，挤压比大于6:1。

8.根据权利要求5所述的TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述步骤四中两相区固溶热处理为γ+α两相区固溶热处理，具体如下：

热处理温度为1200℃～T_α-15℃，其中T_α为γ→α相变温度；保温0.5～6小时，而后空冷或炉冷到室温。

9.根据权利要求5所述的TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述步骤四中单相区固溶热处理为α单相区固溶热处理，具体如下：

热处理温度为T_α+5℃～T_α+20℃，其中T_α为γ→α相变温度；保温5min～2小时，而后空冷、炉冷或者油淬到室温。

10.根据权利要求5所述的TiAl基复合材料的热机械处理方法，其特征在于：所述步骤三之前还包含等温锻造的步骤，具体为：

将复合材料棒材加热到1050℃～1250℃，锻造模具加热到900℃～1150℃，锻造变形速率为0.001s^-1～0.05s^-1，锻造变形量≥40％，锻造变形后将锻件空冷或炉冷至室温。