[发明专利]一种改善传统铸造γ‑TiAl合金力学性能的多步循环热处理方法

摘要

一种改善传统铸造γ‑TiAl合金力学性能的多步循环热处理方法。本发明涉及一种铸造γ‑TiAl合金的多步循环热处理方法。本发明的目的是要解决铸造γ‑TiAl合金室温组织粗大，塑性差的问题。一、合金的制备；二、热等静压处理；三、均匀化热处理；四、α2/γ相球化循环热处理；五、等轴化热处理；六、近层片/全层片热处理。本发明的多步循环热处理法良好地控制组织演变过程，促进粗大的层片组织转变为细小等轴组织，有效改善γ‑TiAl合金室温性能，经本发明处理后合金的延伸率1.9～2.3％，屈服强度430‑450Mpa，断裂强度540～570Mpa，完全满足TiAl合金的航空航天应用指标。

主权项

一种改善传统铸造γ‑TiAl合金力学性能的多步循环热处理方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、合金的的制备：将海绵钛、铝锭、含元素X的物质和纯钇置于真空水冷铜坩埚熔炼炉内进行熔炼，待合金熔化后对熔体进行保温10min～20min，然后将熔体浇注到棒状型壳中，脱壳后喷砂，得到热处理前的γ‑TiAl合金；所述的含元素X的物质为铝合金或铝合金与纯Cr的混合物，其中所述的铝合金为Al‑Nb中间合金、Al‑V中间合金和Al‑Mn中的一种或几种，且所述的含元素X的物质中元素X为非铝元素；所述的热处理前的γ‑TiAl合金中各元素含量为Ti‑(46～48)Al‑(0～4)X‑0.05Y(at％)，所述的棒状型壳在浇注前在温度为600～800℃的条件下保温2h～5h进行干燥；二、热等静压处理：将步骤一得到的热处理前的γ‑TiAl合金放入热等静压炉中，在氩气气氛下，于压力为140MPa～180MPa和温度为1240～1300℃的条件下保温保压2h～6h，得到热等静压处理后的γ‑TiAl合金；三、均匀化热处理：将步骤二得到的热等静压处理后的γ‑TiAl合金放入真空管式热处理炉中，在氩气气氛下，以升温速度为12℃/min～20℃/min由室温升温至温度为1380℃～1400℃，然后在温度为1380℃～1400℃的条件下保温30min～90min，再随炉冷却至室温，得到均匀化热处理后的γ‑TiAl合金；四、α2/γ相球化循环热处理：将步骤三得到的均匀化热处理后的γ‑TiAl合金放入真空管式热处理炉中进行α2/γ相球化循环热处理，所述的α2/γ相球化循环热处理过程为：①以升温速度为12℃/min～20℃/min由室温升温至温度为1150～1200℃，然后在温度为1150～1200℃的条件下保温2h～4h；②随炉冷却至温度为900～1000℃，并在温度为900～1000℃的条件下保温4h～8h；③重复步骤①和②的操作10～16次，然后随炉冷却至室温，得到α2/γ相球化循环热处理后的γ‑TiAl合金；五、等轴化热处理：将步骤四得到的α2/γ相球化循环热处理后的γ‑TiAl合金放入真空管式热处理炉中，以升温速度为12℃/min～20℃/min由室温升温至温度为1120～1160℃，然后在温度为1120～1160℃的条件下保温100h～150h，继续以升温速度为12℃/min～20℃/min由温度为1120～1160℃升温至温度为1240～1270℃，然后在温度为1240～1270℃的条件下保温4h～8h，随炉冷却至室温，得到等轴化热处理后的γ‑TiAl合金；六、近层片/全层片热处理：将步骤五得到的等轴化热处理后的γ‑TiAl合金放入真空管式热处理炉中，以升温速度为12℃/min～20℃/min由室温升温至温度为1340～1370℃，然后在温度为1340～1370℃的条件下保温20min～120min，随炉冷却至室温，得到热处理后的γ‑TiAl合金。