。最终得到一个可以在所述加热方式下 制备TiAl合金定向全片层组织的Ti-48Al-2Nb-2Mn合金准籽晶。
[0202] 本实施例中，对上述热处理后的Ti-48Al-2Nb-2Mn合金准籽晶的铸锭组织进行金 相观察，可以看到其片层组织与原始试样的片层组织基本保持一致。说明采用上述工艺处 理，Ti-48Al-2Nb-2Mn合金铸锭内部片层组织能够保持稳定，可以作为一个合格的籽晶在快 速加热的条件下用于控制定向凝固过程中的片层方向，本实施例结束。
[0203] 实施例二十五
[0204] 本实施例是一种制备Ti-48Al-2Cr_lMo合金准籽晶的方法。具体步骤如下：
[0205] 第一步，配料：根据质量分数和原子分数的关系，配制表一所示的几种不同原子分 数的TiAl合金各lkg，并采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉对Ti-48Al-2Cr-lM〇合金材料进 行恪炼。
[0206] 第二步，熔炼和浇注：将所配原料置于真空水冷铜坩埚感应熔炼炉内，采用常规 熔炼方法进行第一次熔炼，熔炼温度为1650°C~1750°C，保温5min，得到合金熔体。保 温结束后关闭电源使合金熔体在冷坩埚中冷却至室温，得到合金铸锭。将冷却后的铸锭 翻转，重新放入冷坩埚中，进行第二次熔炼，以使合金的成分混合均匀；第二次熔炼的温 度为1650°C~1750°C，保温5min，得到成分混合均匀的合金熔体。本实施例中，两次熔 炼的温度均为1730°C。采用常规的浇注过程在1665°C的温度下将熔体浇入内腔尺寸为 ?42mmX200mm，厚度为15mm的45钢铸模中，使合金在凝固过程中以a相析出并沿径向生 长，从而得到一个Ti-48Al-2Cr-lMo合金铸锭，且该铸锭中的片层组织取向一致且平行于 铸锭轴向。
[0207] 第三步，制备试样：采用线切割方法，沿该合金铸锭的轴向切割出尺寸为 10mmX10mmXIOmm的Ti-48Al-2Cr_lMo合金试样，用于热处理。
[0208] 第四步，热处理：将上述切割出的Ti-48Al-2Cr-lMo合金试样置入真空炉中，从室 温开始以20°C/min的速度加热至900°C，并保温IOmin。然后以215°C/min升温到1450°C。 保温Smin后将试样以430°C/min速度冷却到室温。最终得到一个可以在所述加热方式下 制备TiAl合金定向全片层组织的Ti-48Al-2Cr-lM〇合金准籽晶。
[0209] 本实施例中，对上述热处理后的Ti-48Al-2Cr-lMo合金准籽晶的铸锭组织进行金 相观察，可以看到其片层组织与原始试样的片层组织基本保持一致。说明采用上述工艺处 理，Ti-48Al-2Cr-lM〇合金铸锭内部片层组织能够保持稳定，可以作为一个合格的籽晶在快 速加热的条件下用于控制定向凝固过程中的片层方向，本实施例结束。
[0210] 实施例二十六
[0211] 本实施例是一种制备Ti-48Al-2Nb-lMo合金准籽晶的方法。具体步骤如下：
[0212] 第一步，配料：根据质量分数和原子分数的关系，配制表一所示的几种不同原子分 数的TiAl合金各lkg，并采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉对Ti-48Al-2Nb-lM〇合金材料进 行恪炼。
[0213] 第二步，熔炼和浇注：将所配原料置于真空水冷铜坩埚感应熔炼炉内，采用常规 熔炼方法进行第一次熔炼，熔炼温度为1650°C~1750°C，保温5min，得到合金熔体。保 温结束后关闭电源使合金熔体在冷坩埚中冷却至室温，得到合金铸锭。将冷却后的铸锭 翻转，重新放入冷坩埚中，进行第二次熔炼，以使合金的成分混合均匀；第二次熔炼的温 度为1650°C~1750°C，保温5min，得到成分混合均匀的合金熔体。本实施例中，两次熔 炼的温度均为1735°C。采用常规的浇注过程在1660°C的温度下将熔体浇入内腔尺寸为 ?42mmX200mm，厚度为15mm的45钢铸模中，使合金在凝固过程中以a相析出并沿径向生 长，从而得到一个Ti-48Al-2Nb-lMo合金铸锭，且该铸锭中的片层组织取向一致且平行于 铸锭轴向。
[0214] 第三步，制备试样：采用线切割方法，沿该合金铸锭的轴向切割出尺寸为 10mmX10mmXIOmm的Ti-48Al-2Nb_lMo合金试样，用于热处理。
[0215] 第四步，热处理：将上述切割出的Ti-48Al-2Nb-lMo合金试样置入真空炉中，从室 温开始以20°C/min的速度加热至900°C，并保温lOmin。然后以225°C/min升温到1450°C。 保温12min后将试样以460°C/min速度冷却到室温。最终得到一个可以在所述加热方式下 制备TiAl合金定向全片层组织的Ti-48Al-2Nb-lM〇合金准籽晶。
[0216] 本实施例中，对上述热处理后的Ti-48Al-2Nb-lMo合金准籽晶的铸锭组织进行金 相观察，可以看到其片层组织与原始试样的片层组织基本保持一致。说明采用上述工艺处 理，Ti-48Al-2Nb-lM〇合金铸锭内部片层组织能够保持稳定，可以作为一个合格的籽晶在快 速加热的条件下用于控制定向凝固过程中的片层方向，本实施例结束。
[0217] 实施例二十七
[0218] 本实施例是一种制备Ti-49A1合金准籽晶的方法。具体步骤如下：
[0219] 第一步，配料：根据质量分数和原子分数的关系，配制表一所示的几种不同原子分 数的TiAl合金各lkg，并采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉对Ti-49A1合金材料进行熔炼。
[0220] 第二步，熔炼和浇注：将所配原料置于真空水冷铜坩埚感应熔炼炉内，采用常规 熔炼方法进行第一次熔炼，熔炼温度为1650°C~1750°C，保温5min，得到合金熔体。保 温结束后关闭电源使合金熔体在冷坩埚中冷却至室温，得到合金铸锭。将冷却后的铸锭 翻转，重新放入冷坩埚中，进行第二次熔炼，以使合金的成分混合均匀；第二次熔炼的温 度为1650°C~1750°C，保温5min，得到成分混合均匀的合金熔体。本实施例中，两次熔 炼的温度均为1740°C。采用常规的浇注过程在1655°C的温度下将熔体浇入内腔尺寸为 ?42mmX200mm，厚度为15mm的45钢铸模中，使合金在凝固过程中以a相析出并沿径向生 长，从而得到一个Ti-49A1合金铸锭，且该铸锭中的片层组织取向一致且平行于铸锭轴向。
[0221] 第三步，制备试样：采用线切割方法，沿该合金铸锭的轴向切割出尺寸为 IOmmXIOmmXIOmm的Ti_49Al合金试样，用于热处理。
[0222] 第四步，热处理：将上述切割出的Ti-49A1合金试样置入真空炉中，从室温开始以 20°C/min的速度加热至900°C，并保温lOmin。然后以240°C/min升温到1450°C。保温 16min后将试样以480°C/min速度冷却到室温。最终得到一个可以在所述加热方式下制备 TiAl合金定向全片层组织的Ti-49A1合金准籽晶。
[0223] 本实施例中，对上述热处理后的Ti-49A1合金准籽晶的铸锭组织进行金相观察， 可以看到其片层组织与原始试样的片层组织基本保持一致。说明采用上述工艺处理， Ti-49A1合金铸锭内部片层组织能够保持稳定，可以作为一个合格的籽晶在快速加热的条 件下用于控制定向凝固过程中的片层方向，本实施例结束。
[0224] 实施例二十八
[0225] 本实施例是一种制备Ti-49Al_7Nlb合金准籽晶的方法。具体步骤如下：
[0226] 第一步，配料：根据质量分数和原子分数的关系，配制表一所示的几种不同原子分 数的TiAl合金各lkg，并采用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉对Ti-49Al-7Nb合金材料进行熔 炼。
[0227] 第二步，熔炼和浇注：将所配原料置于真空水冷铜坩埚感应熔炼炉内，采用常规 熔炼方法进行第一次熔炼，熔炼温度为1650°C~1750°C，保温5min，得到合金熔体。保 温结束后关闭电源使合金熔体在冷坩埚中冷却至室温，得到合金铸锭。将冷却后的铸锭 翻转，重新放入冷坩埚中，进行第二次熔炼，以使合金的成分混合均匀；第二次熔炼的温 度为1650°C~1750°C，保温5min，得到成分混合均匀的合金熔体。本实施例中，两次熔 炼的温度均为1750°C。采用常规的浇注过程在1650°C的温度下将熔体浇入内腔尺寸为 ?42mmX200mm，厚度为15mm的45钢铸模中，使合金在凝固过程中以a相析出并沿径向生 长，从而得到一个Ti-49Al-7Nb合金铸锭，且该铸锭中的片层组织取向一致且平行于铸锭 轴向。
[0228] 第三步，制备试样：采用线切割方法，沿该合金铸锭的轴向切割出尺寸为 10mmX 10mmX 10mm的Ti-49Al_7Nb合金试样，用于热处理。
[0229] 第四步，热处理：将上述切割出的Ti-49Al_7Nb合金试样置入真空炉中，从室温开 始以20°C/min的速度加热至900°C，并保温IOmin。然后以255°C/min升温到1450°C。保 温24min后将试样以500°C/min速度冷却到室温。最终得到一个可以在所述加热方式下制 备TiAl合金定向全片层组织的Ti-49Al-7Nb合金准籽晶。
[0230] 本实施例中，对上述热处理后的Ti-49Al_7Nb合金准籽晶的铸锭组织进行金相观 察，可以看到其片层组织与原始试样的片层组织基本保持一致。说明采用上述工艺处理， Ti-49Al-7Nb合金铸锭内部片层组织能够保持稳定，可以作为一个合格的籽晶在快速加热 的条件下用于控制定向凝固过程中的片层方向，本实施例结束。
【主权项】
1. 一种TiAl合金准籽晶的制备方法，其特征在于，具体步骤如下： 第一步，配料：根据质量分数和原子分数的关系，配制不同原子分数的TiAl合金，并采 用真空水冷铜坩埚感应熔炼炉对籽晶材料进行熔炼，以减少TiAl合金与坩埚材料的接触； 第二步，熔炼和浇注：所述熔炼过程包括两次熔炼，得到成分混合均匀的TiAl合金熔 体； 将得到的成分混合均匀的TiAl合金熔体在1650°C的温度下将熔体浇入铸模中，使合 金在凝固过程中以a相析出并沿径向生长，从而得到一个TiAl合金铸锭，且该铸锭中的片 层组织取向一致且平行于铸锭轴向； 第三步，制备试样：采用线切割方法沿所述合金铸锭的轴向切割成TiAl合金试样； 第四步，热处理：将得到的TiAl合金试样置入真空炉中，从室温开始以20°C /min的速 度加热至900°C，并保温IOmin ;以55~275°C /min的速率升温至1450°C;保温0~30min 后将试样以30~500°C /min速度冷却到室温，最终得到能够制备TiAl合金定向全片层组 织的TiAl合金准籽晶。2. 如权利要求1所述TiAl合金准籽晶的制备方法，其特征在于，所述两次熔炼中，第一 次熔炼温度为1650 °C~1750 °C，保温5min，得到TiAl合金熔体；冷却得到的TiAl合金熔 体得到TiAl合金铸锭；将冷却后的TiAl合金铸锭翻转后放入冷坩埚中，进行第二次熔炼； 第二次熔炼的温度为1650°C~1750°C，保温5min。3. 如权利要求1所述TiAl合金准籽晶的制备方法，其特征在于，所述TiAl 合金的成分包括 Ti-48Al-2Nb-2Cr、Ti-48Al-6Nb-lCr、Ti-44Al-6Nb-2V-lCr、 Ti-46A1-1.5M〇-0.2Cr、Ti-46A1-1.5M〇-0.8Si、Ti-46. 5A1-0.5Si-3Ta、Ti-47A1、 Ti-47Al-2Nb-2Cr、Ti-47Al-0. 5W-0. 5Si、Ti-47Al-2W-0. 5Si、Ti-47Al-lNb-0. 3Si-0. 2Cr、 Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0. 5Si、Ti-47. 5A1-0. 5Re、Ti-48A1、Ti-48Al-2Nb、Ti-48Al-6Nb、 Ti-48Al-2Cr-2Ta、Ti-48Al-2Nb-2Mn、Ti-48Al-2Cr-lMo、Ti-48Al-2Nb-lMo、Ti-49A1 和 Ti-49Al-7Nb ;所述各TiAl合金成分的比例为原子比。
【专利摘要】一种TiAl合金准籽晶的制备方法，通过真空水冷铜坩埚感应熔炼炉熔炼并浇铸，得到片层取向一致、且平行于轴向的TiAl合金铸锭；再通过热处理，在热处理中利用快速加热的方法使TiAl合金铸锭中的片层组织取向保持稳定，从而得到能够用于控制定向凝固过程中片层取向的准籽晶。本发明能使初生相为β相的合金也能够得到取向方向一致、且平行于铸锭轴向的片层组织，并且该籽晶的片层组织在快速加热的条件下能够实现控制片层组织的取向。
【IPC分类】C30B29/52, C30B9/04
【公开号】CN105088329
【申请号】CN201510556091
【发明人】杜玉俊, 沈军, 张桓, 熊义龙
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月2日