一种提高β-γ-TiAl合金室温力学性能的方法

本发明属于tial金属间化合物，具体涉及一种提高β-γ-tial合金室温力学性能的方法。

背景技术：

1、目前，叶片材料正在朝着"更强更轻"的方向发展。传统的钴基、镍基高温合金使用温度较高，但密度较大，不利于发动机推重比的提高，而高温钛合金存在“热障”温度，即长时服役温度不能超过600°c，严重限制了其广泛应用。因此，研发新型航空航天轻质耐热结构材料势在必行。tial金属间化合物因其密度低(3.9～4.2g/cm3) 、比弹性模量和比强度高以及具有良好的抗氧化和抗蠕变性能，成为近年来备受关注的热点金属材料之一，是极具应用前景的轻质高温合金材料，开发高性能的tial合金对提高航空发动机推重比意义非凡。

2、大量研究表明，通过热加工可以获得更细小、更均匀的显微组织，从而提高tial合金的综合力学性能，β-γ-tial合金作为第三代tial合金，通过加入β相稳定元素，使其相比于传统tial合金更适合热加工，可以有效的破碎原本粗大的铸态组织，从而细化晶粒，提高力学性能。

3、多向近等温锻造通过改变加载方向进行多次锻造，在变形的过程中不断旋转变化材料受力方向，使合金内部氢元素得到更好的扩散和消除，通过多次变换锻造方向，可以提高合金的组织均匀性，达到细化晶粒，改善材料力学性能的目的。传统锻造容易引发氢脆、组织各向异性、动态再结晶不完全等问题。包套锻造准备时间长、包套成本高、去除包套必然降低材料利用率。等温锻造设备成本高、单次锻造周期长、锻造形状单一。相比于传统锻造、包套锻造、等温锻造，多向近等温锻造具有锻造过程灵活、设备和工艺成本低、材料利用率高等优势。

技术实现思路

1、根据实际应用需求，本发明所解决的技术问题在于：针对传统铸态tial合金组织粗大、铸造织构明显、偏析现象严重等问题，提出一种提高β-γ-tial合金室温力学性能的工艺方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、一种提高β-γ-tial合金室温力学性能的方法，该方法包括以下步骤：

4、步骤1，通过真空悬浮熔炼制备出β-γ-tial合金铸锭，采用电火花线切割和机械加工的方法获得表面光滑，无明显裂纹和线切割痕迹的合金试样；

5、步骤2，将上述获得的合金试样放在马弗炉中，进行一定时间的保温；

6、步骤3，将保温完成后的合金试样进行多向近等温锻造。

7、进一步的，步骤1中，β-γ-tial合金具体成分为ti-42al-5mn(at%)。

8、进一步的，步骤2中，将获得的合金试样放在马弗炉中，在1300°c~1350°c保温30min。

9、进一步的，步骤3中，多向近等温锻造时，每次锻造均进行90°旋转，连续完成三次墩拔之后，利用夹具将试样移至马弗炉中继续保温，以防止变形所需时间过长导致温降幅度过大，避免后续锻造过程中的开裂现象，完成四次锻造之后获得合金试样。

10、具体的，多向近等温锻造时，每次锻造的始锻温度为1300±10°c，每次变形量为15%~20%，总变形量为60%~80%。

11、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

12、（1）本发明使得锻造过程处于近等温的环境，在普通锻造设备上便可操作，降低了锻造成本，并且多次变换锻造方向，可以提高合金的组织均匀性，达到细化晶粒，改善材料力学性能的目的。

13、（2）相比于传统锻造，多向近等温锻造具有高温低应变速率、锻造成功率高等优势。

14、（3）相比于包套锻造，多向近等温锻造具有锻造效率高、材料利用率高、工艺成本低等优势。

15、（4）相比于等温锻造，多向近等温锻造具有锻造过程灵活、设备成本低等优势。

16、（5）本发明提出一种提高β-γ-tial合金室温力学性能的方法，获得具有良好室温强度和塑性的合金试样。

17、下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

技术特征：

1.一种提高β-γ-tial合金室温力学性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，tial合金的组成为：ti-42al-5mn。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将获得的合金试样放在马弗炉中，在1300°c~1350°c保温30min。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多向近等温锻造时每次锻造均进行90°旋转，连续完成三次墩拔之后立即放回炉中继续保温。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每次锻造的始锻温度为1300±10°c，每次变形量为15%~20%，经过四次锻造之后最终获得变形量为60%~80%的合金试样。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，多向近等温锻造后，得到室温力学性能良好的合金试样，其抗拉强度为784 mpa，屈服强度为706 mpa，延伸率为0.45%。

技术总结本发明公开了一种提高β‑γ‑TiAl合金室温力学性能的方法，其步骤为：对TiAl合金铸锭采用电火花线切割和机械加工的方法获得表面光滑，无明显裂纹和线切割痕迹的合金试样，再进行多向近等温锻造，每次锻造均进行90°旋转，通过多次改变加载方向，使合金内部氢元素得到更好的扩散和消除，有效降低了传统锻造带来的氢脆现象，同时解决了传统锻造时组织各向异性和动态再结晶不完全等问题，充分破碎了铸态粗大的片层组织，减少了铸态缺陷，细化了晶粒，显著提升了合金的室温力学性能。技术研发人员：许昊,魏子程,王兵,祁志祥,陈光受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11