[发明专利]一种减小定向凝固钛铝合金界面反应的合金设计方法

摘要

本设计研究了一种减小定向凝固钛铝合金铸件与铸型涂层界面反应的合金设计方法，属于改善钛铝合金铸造质量的方法。其具体步骤如下：设计不同Nb含量的TiAl合金，后进行定向凝固过程得到铸件。在显微硬度仪上进行维氏显微硬度测试，由此确定出界面反应层厚度。试样界面处的元素分布分析采用德国布鲁克Quantax400-10型能量色散谱仪；试样表面的物相分析采用德国布鲁克D8AdanceX射线衍射仪。铸件反应层以及铸件基体的组织形貌观察分析采用美国FEIQuanta TM250型扫描电子显微镜。经过合金设计的定向凝固钛铝合金铸件，加以相应的分析和测试，形象具体的得到界面反应程度，进而很好的评价了相应的钛铝合金铸件质量，得到了优化铌成分后的钛铝合金铸件。

主权项

一种减小定向凝固钛铝合金铸件与铸型涂层界面反应的合金设计方法，其特征在于包括如下步骤： a. 保持工艺参数恒定，通过合金设计，母锭中分别加入不同含量的Nb元素，母锭由立式离心真空感应熔铸炉炼制，完成后快冷铸态取样，并去除试样表面的油污、水锈和氧化皮等； b. 选用Al₂O₃作为坩埚材料，Y₂O₃作为型壳内壁涂层材料，涂层的涂刷厚度约为0.5mm，坩埚规格位内径6.5mm、外壁8mm，涂层的烧结制度为950℃×2h； c. 从母锭中部电火花切取直径6mm的合金棒，打磨并去除氧化皮，用丙酮清洗烘干后放入内涂Y₂O₃层的Al₂O₃型壳；使用真空感应加热布里奇曼炉进行定向凝固过程；d. 选用合理的定向凝固参数，并采用快速升温、保温、快冷结合的工艺；e.在HVS‑50数显显微硬度仪上进行维氏显微硬度测试，测试范围为从界面向合金基体处变化；在5N的负载下以最小5um的间隔进行测量，加载时间为15s，每个位置测量3次取平均值，由此确定出界面反应层厚度；试样界面处的元素分布分析采用德国布鲁克Quantax400‑10型能量色散谱仪；试样表面的物相分析采用德国布鲁克D8AdanceX射线衍射仪，其测试条件为电压40kV，电流30mA，阳极靶材料为Cu靶；铸件反应层以及铸件基体的组织形貌观察分析采用美国FEIQuanta TM250型扫描电子显微镜。