[发明专利]一种具有多级孪晶交错结构的钛铝合金及其制备方法

权利要求书

1.一种具有多级孪晶交错结构的钛铝合金，其特征在于，所述钛铝合金的化学式为：Ti_xAl_yNb_z

其中，x、y、z为对应原子百分含量，x＝40～46，y＝46～50，x+y＜100，z＝100-x-y；

所述钛铝合金由γ-TiAl相及γ+α₂-Ti₃Al双相组成；

所述γ-TiAl相为块状，其内部为2～4级的纵横交错的纳米孪晶，所述孪晶厚度3～6nm；

上述具有多级孪晶交错结构的钛铝合金是按照以下步骤制得：

按照合金的原子百分比分别称取Ti、Al、Nb原料；

将原料置于真空电弧炉内，抽真空至1×10^-3～5×10^-5Pa后，充入惰性气体至大气压，随后加热于2000～2500℃，熔炼20～40s使物料混合均匀，获得母合金；

将母合金投入电磁悬浮熔炼炉内，抽真空至1×10^-3～8×10^-5Pa后，充入惰性气体至大气压，随后向感应线圈通入20～25A的高频电流，直至母合金实现稳定悬浮，待合金熔化后，维持合金熔体的悬浮状态30～40s，随后对合金熔体进行快速冷却，即得所述具有多级孪晶交错结构的钛铝合金；

其中，合金的过冷度为240～275K。

2.根据权利要求1所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金，其特征在于，所述γ+α₂-Ti₃Al双相为层片状，其厚度为40～70nm。

3.根据权利要求1所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金，其特征在于，所述钛铝合金的压缩强度为1884～2134MPa，压缩塑性25～32％。

4.一种权利要求1～3任一所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照合金的原子百分比分别称取Ti、Al、Nb原料；

将原料置于真空电弧炉内，抽真空至1×10^-3～5×10^-5Pa后，充入惰性气体至大气压，随后加热于2000～2500℃，熔炼20～40s使物料混合均匀，获得母合金；

将母合金投入电磁悬浮熔炼炉内，抽真空至1×10^-3～8×10^-5Pa后，充入惰性气体至大气压，随后向感应线圈通入20～25A的高频电流，直至母合金实现稳定悬浮，待合金熔化后，维持合金熔体的悬浮状态30～40s，随后对合金熔体进行快速冷却，即得所述具有多级孪晶交错结构的钛铝合金；

其中，合金的过冷度为240～275K。

5.根据权利要求4所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为等体积的氩气与氦气。

6.根据权利要求4所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金的制备方法，其特征在于，在原料置于所述真空电弧炉内时，将Nb原料置于所述Ti和Al原料之上。

7.根据权利要求4所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金的制备方法，其特征在于，采用氦气对合金熔体进行快速冷却。

8.根据权利要求4所述的具有多级孪晶交错结构的钛铝合金的制备方法，其特征在于，所述母合金熔炼温度为1850～2000℃。