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1、第24卷第1期航空材料学报Vol.24,No.12004年2月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSFebruary2004高铌钛铝合金的制备工艺李书江,王艳丽,林均品,林志,陈国良(北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083)摘要:研究了高铌TiAl金属间化合物的材料制备工艺。结果表明,感应凝壳熔炼时的合金收得率远远小于自耗熔炼时的合金收得率,因此在熔炼过程中损失主要来自于感应熔炼过程,而感应熔炼过程中合金的损失主要来自于凝壳大小及合金熔液挥发的多少;高铌TiAl合金的成分波动主要是由于凝壳大小波
2、动造成的,感应熔炼完成后合金的Al含量取决于凝壳和合金溶液挥发对合金Al含量的共同影响效果;高铌TiAl合金在熔炼过程中,Nb的含量是在逐渐增加的。经过1200,24小时均匀化退火可以消除原始铸态组织的枝晶偏析。关键词:高铌TiAl合金;感应熔炼;自耗熔炼++中图分类号:TG146.21;TG146.23文献标识码:A文章编号:1005-5053(2004)01-0012-05高铌TiAl金属间化合物经过近年来的研究,点作出改进。在相图、抗氧化性和组织与性能等方面的研究取组织是影响钛铝合金力学性能主要因[1~7][8~14]得了一系列重要的进展,其优异
3、的高温性能素,铸态合金由于其粗大的铸态组织无法用而受到广泛的关注,高含量难熔金属铌元素的加一般的热处理方法得到细化,因此铸态合金必须入使合金的熔点较普通钛铝合金提高约60~通过热加工将铸态组织破碎获得细小近咖吗组100,铌元素的固溶强化,使其900的屈服强织,再通过热处理获得细小全片层组织或双态组度较普通钛铝合金高150~200MPa,高熔点铌的织来改善合金的性能,或者将铸态合金直接通过加入同时降低了扩散系数,改善了抗氧化性,是最热加工获得理想组织,但是能否获成分均匀,致密[3]具有应用潜力的新一代高温结构材料。但是的铸锭是热加工能否顺利进行的关键,高铌TiAl高铌的加
4、入带来优越的高温性能的同时,也增加合金由于高铌合金化带来合金熔点大幅度的提高了合金的制备的难度,因为合金熔点、高温强度大(较普通钛铝合金熔点高60~100),给高铌幅度提高必然要提高合金的熔炼温度和热加工温TiAl合金的熔炼带来了困难,因此需要对其熔炼度,高铌钛铝基合金作为新一代高温结构材料的工艺进行初步研究。研究开发目前尚处于起步阶段,合金制备质量好坏将关系到对合金本征性能的深刻认识,从而严1试验方法重影响进一步优化合金研究工作能否顺利进行,同时也是合金从研究阶段走向实用阶段的前提,试验用的三种合金的名义成分是:T-i45A-l而优良的制备工艺是获得高质量合金的前
5、提,因8.5Nb,T-i45A-l8.5Nb-0.1C,T-i45A-l8.5Nb-0.此对高铌TiAl合金的制备工艺进行初步的探索1C-0.2W(原子分数)。原料的纯度(at%):零级研究具有现实的意义。目前普通钛铝基合金的制海绵钛(T-i99.8)、铌铝中间合金(NbA-l99.97)、备工艺主要铸锭冶金工艺。本文以T-i45A-l8.电解精炼高纯铝(A-l99.99)、高纯石墨(C-99.5Nb为母合金,通过C,B,W对母合金进行微合99)、粉末钨棒(W-99.99)。熔炼真空度:1.2-5金化并研究微合金组元的对力学性能的影响,从10Pa。而优化合金成分。本次研究
6、也将采取铸锭冶金工由扫描电子显微镜BSE分析合金的铸态组艺,并在传统工艺基础上结合高铌TiAl合金的特织。收稿日期:2002-09-04;修订日期:2002-11-082试验结果及分析基金项目:国家重点基础研究发展规划(G2000067206-2)作者简介:李书江(1969-),男,博士2.1高铌TiAl合金熔炼工艺的选择E-mail:lsj6811@sina.com传统的熔炼方法包括感应熔炼,真空自耗重第1期高铌钛铝合金的制备工艺13[15]熔,等离子熔炼等三种主要熔炼工艺,第一种需要在高真空状态下
7、冶炼,但是在高真空状态下,工艺一般是将纯金属组元混在一起进行感应加热高铌TiAl合金的熔液温度很高,熔液铝元素挥发熔炼,而后两钟工艺一般是将纯组元混在一起压严重,将带来合金烧损严重与合金成分波动,因此制成电极进行重熔。由于高铌TiAl合金的熔点在熔炼腔体达到很高的真空度后,向熔炼腔体内的升高使得在采用感应熔炼工艺时,浇注温度很充一定量的高纯氩气,使熔炼腔体内的压力达到高,铸锭经常出现宏观缩孔和大量的疏松,根本无0.3MPa,使合金熔炼在这样的气氛下进行既可以法锻造,但是采用感应熔炼工艺时,合金溶液在浇防止熔炼气氛的
