[发明专利]一种片层取向完全可控的TiAl单晶合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种片层取向完全可控的TiAl金属间化合物单晶及其制备方法。本发明的TiAl合金材料成分表达式为TiaAlbNbc（原子百分比），其中42≤a≤55，43≤b≤49,2≤c≤9，a+b+c=100。本发明可控片层取向的TiAl合金单晶的制备方法为水冷铜坩埚电磁感应悬浮熔炼TiAl合金母合金锭，并通过吸铸铸成定向凝固棒材；将试棒放入内壁烧结高纯氧化钇涂层的高纯刚玉坩埚中进行Bridgman定向凝固；通过改变凝固参量控制固态相变过程，使单晶片层取向完全可控，并获得片层取向平行于生长方向的TiAl金属间化合物单晶。

主权项

一种片层取向完全可控的TiAl金属间化合物单晶，其特征在于，以原子百分比计，其合金成分表达式为TiaAlbNbc，其中，42≤a≤55，43≤b≤49，2≤c≤9，a+b+c=100，其中，由以下步骤制备：第一步：选取纯度均为99.999%的Ti、Al、Nb纯金属原材料，按照合金成分进行配比，在真空度小于10‑3Pa的冷坩埚悬浮熔炼炉中熔炼母合金，经3~4次熔炼使合金成分均匀化，并吸铸成定向凝固棒材；第二步：将TiAl合金试棒放入高纯氧化钇涂层的刚玉坩埚中进行定向凝固，抽真空至5×10‑3Pa，再向系统中充入高纯氩保护气；第三步：调节感应电源功率对试样进行加热，保温温度为1450~1650K，保温时间为15~30min，开始定向凝固，当控制定向凝固抽拉速率为15μm/s，持续生长至试样长度50mm处，启动快淬对定向凝固试样进行快淬处理，保留固液界面，得到片层取向与生长方向呈45°的TiAl合金单晶；当控制定向凝固抽拉速率为20μm/s，获得片层取向与生长方向呈45°的单晶。