CN104928531B - 一种均匀化TiAl合金层片组织及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种均匀化TiAl合金层片组织及其制备方法，它涉及一种TiAl合金及其制备方法。本发明的目的是要解决现有TiAl合金塑性差和单独硼、碳等元素细化铸态TiAl合金组织造成TiAl合金性能不良的问题。一种均匀化TiAl合金层片组织按重量百分比由43％～48％Al、0％～2％Cr、0％～2％Nb、0.5％～1％B、0.1％～1％C和余量Ti组成；所述的均匀化TiAl合金层片组织的抗压强度为1687MPa～2370MPa，压缩率为23％～32％。制备方法：一、称料；二、混炼，均匀化TiAl合金层片组织。本发明可获得一种均匀化TiAl合金层片组织的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种TiAl合金及其制备方法。
背景技术
TiAl合金作为一种高温结构材料，具有高熔点、低密度、高弹性模量以及较好的高温强度、阻燃能力、抗氧化性等优点，未来可广泛应用于航空航天、航海等领域。但是其室温塑性差阻碍了TiAl合金的广泛应用，目前多采用硼、碳等元素细化铸态TiAl合金组织以达到提高其室温塑性的目的。而硼的加入会存在以下缺点：一、在合金熔炼过程中会发生聚集现象，大部分硼沿着晶界析出较长的条带状硼化物，降低晶界间的结合能，降低合金强度、塑性；二、碳在TiAl合金中室温溶解度较小，少量的加入会在TiAl合金中聚集析出形成棒状的碳化物，加大组织中的应力集中，降低TiAl合金强度。所以目前需要引入一种新的硼、碳元素的加入方式，减弱单独加入硼、碳对合金室温性能的不良影响，且可以在一定程度上提高TiAl合金在高温下的使用性能。
发明内容
本发明的目的是要解决现有TiAl合金塑性差和单独硼、碳等元素细化铸态TiAl合金组织造成TiAl合金性能不良的问题，而提供一种均匀化TiAl合金层片组织及其制备方法。
一种均匀化TiAl合金层片组织按重量百分比由43％～48％Al、0％～2％Cr、0％～2％Nb、0.5％～1％B、0.1％～1％C和余量Ti组成；所述的均匀化TiAl合金层片组织的抗压强度为1687MPa～2370MPa，压缩率为23％～32％。
一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：43％～48％、Cr：0％～2％、Nb：0％～2％、B：0.5％～1％、C：0.1％～1％和余量Ti，分别称取铝锭、铝铌中间合金、铬粉、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、混炼：
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比为0％，Nb元素重量百分比也为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW， 熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比为0％，Nb元素重量百分比不为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10- 3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比不为0％，Nb元素重量百分比为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组 织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比不为0％，Nb元素重量百分比不为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉和铝铌中间合金混合均匀，再将混合均匀的铬粉和铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织。
本发明的优点：
一、本发明采用了一种新的方法将硼元素和碳元素加入到TiAl合金中，以优化TiAl合金组织性能，为合金的实际应用提供理论基础；
二、本发明制备的均匀化的TiAl合金层片组织中均匀分布硼化物、碳化物等第二相；TiAl合金层片组织中晶粒细小均匀的显微组织，提高了TiAl合金的使用性能，增大TiAl合金的利用率，降低铸态合金应用前的机械加工成本；
三、本发明能够获得较为均匀的显微组织，且碳化物、硼化物细小、在晶界处及层片间均匀分布，在晶界处集中析出减弱，降低裂纹在晶界扩展的可能，提高合金使用性能；
四、本发明制备的均匀化的TiAl合金层片组织的的抗压强度为1687MPa～2370MPa，压缩率为23％～32％。
本发明可获得一种均匀化TiAl合金层片组织的方法。
附图说明
图1为实施例一制备的Ti-48Al合金层片组织放大500倍的SEM图；
图2为实施例二制备的Ti-48Al-0.8B-0.2C合金层片组织放大1000倍的SEM图；
图3为实施例三制备的Ti-48Al-0.2B4C合金层片组织放大2000倍的SEM图；
图4为实施例四制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金层片组织放大1000倍的SEM图；
图5为实施例五制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4B4C合金层片组织放大1000倍的SEM图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种均匀化TiAl合金层片组织按重量百分比由43％～48％Al、0％～2％Cr、0％～2％Nb、0.5％～1％B、0.1％～1％C和余量Ti组成；所述的均匀化TiAl合金层片组织的抗压强度为1687MPa～2370MPa，压缩率为23％～32％。
本实施方式的优点：
一、本实施方式采用了一种新的方法将硼元素和碳元素加入到TiAl合金中，以优化TiAl合金组织性能，为合金的实际应用提供理论基础；
二、本实施方式制备的均匀化的TiAl合金层片组织中均匀分布硼化物、碳化物等第二相；TiAl合金层片组织中晶粒细小均匀的显微组织，提高了TiAl合金的使用性能，增大TiAl合金的利用率，降低铸态合金应用前的机械加工成本；
三、本实施方式能够获得较为均匀的显微组织，且碳化物、硼化物细小、在晶界处及层片间均匀分布，在晶界处集中析出减弱，降低裂纹在晶界扩展的可能，提高合金使用性能；
四、本实施方式制备的均匀化的TiAl合金层片组织的的抗压强度为2130MPa～2140MPa，压缩率为30％～32％。
本实施方式可获得一种均匀化TiAl合金层片组织的方法。
具体实施方式二：本实施方式是一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：43％～48％、Cr：0％～2％、Nb：0％～2％、B：0.5％～1％、C：0.1％～1％和余量Ti，分别称取铝锭、铝铌中间合金、铬粉、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、混炼：
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比为0％，Nb元素重量百分比也为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料 和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比为0％，Nb元素重量百分比不为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10- 3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比不为0％，Nb元素重量百分比为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
当步骤一中称取的Cr元素重量百分比不为0％，Nb元素重量百分比不为0％时具体是按以下步骤进行的：
将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉和铝铌中间合金混合均匀，再将混合均匀的铬粉和铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为400℃～600℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织。
本实施方式的优点：
一、本实施方式采用了一种新的方法将硼元素和碳元素加入到TiAl合金中，以优化TiAl合金组织性能，为合金的实际应用提供理论基础；
二、本实施方式制备的均匀化的TiAl合金层片组织中均匀分布硼化物、碳化物等第二相；TiAl合金层片组织中晶粒细小均匀的显微组织，提高了TiAl合金的使用性能，增大TiAl合金的利用率，降低铸态合金应用前的机械加工成本；
三、本实施方式能够获得较为均匀的显微组织，且碳化物、硼化物细小、在晶界处及层片间均匀分布，在晶界处集中析出减弱，降低裂纹在晶界扩展的可能，提高合金使用性能；
四、本实施方式制备的均匀化的TiAl合金层片组织的的抗压强度为1687MPa～2370MPa，压缩率为23％～32％。
本实施方式可获得一种均匀化TiAl合金层片组织的方法。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二的不同点是：步骤二中所述的含硼原材料为硼粉、TiB2粉或B4C粉。其他与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三的不同点是：步骤二中所述的含碳原材料为碳粉、TiC粉或B4C粉。其他与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四的不同点是：步骤一中所述的0 级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％，铬粉的纯度＞99.9wt.％，铝铌中间合金中Nb质量分数为50％～60％。其他与具体实施方式二至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五的不同点是：步骤一中所述的铝铌中间合金的粒径小于5mm，铬粉的粒径小于5mm，0级海绵钛的粒径小于10mm。其他与具体实施方式二至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六的不同点是：所述的硼粉的粒径小于50μm，TiB2粉的粒径小于50μm，B4C粉的粒径小于50μm。其他与具体实施方式二至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七的不同点是：所述的碳粉的粒径小于50μm，TiC粉的粒径小于50μm，B4C粉的粒径小于50μm。其他与具体实施方式二至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式二至八的不同点是：步骤一中按各元素重量百分比Al：48％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取铝锭、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料。其他与具体实施方式二至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式二至九的不同点是：步骤一中按各元素重量百分比Al：48％、Cr：2％、Nb：2％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取铝锭、铝铌中间合金、铬粉、0级海绵钛和含硼原材料和含碳原材料为原料。其他与具体实施方式二至九相同。
采用以下实施例验证本发明的优点：
实施例一：本实施例一种均匀化TiAl合金层片组织按重量百分比由48％Al和余量Ti组成；
本实施例一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：48％和余量Ti，分别称取铝锭和0级海绵钛为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，再在熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径为小于10mm。
对实施例一制备的均匀化TiAl合金层片组织拉伸性能进行测试，依据GB/T4338-2006标准，室温下抗压强度为1687.0MPa，压缩率为23.5％。
图1为实施例一制备的Ti-48Al合金层片组织放大500倍的SEM图；从图1可知，没有加入B、C元素的二元Ti-48Al合金的晶粒尺寸较粗大，其晶粒尺寸远远大于100μm。
实施例二：本实施例一种均匀化TiAl合金层片组织按重量百分比由48％Al、0.8％B、0.2％C和余量Ti组成；
本实施例一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：48％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取铝锭、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
步骤二中所述的含硼原材料为硼粉；所述的硼粉的粒径小于50μm；
步骤二中所述的含碳原材料为碳粉；所述的碳粉的粒径小于50μm；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径小于10mm。
对实施例二制备的均匀化TiAl合金层片组织拉伸性能进行测试，依据GB/T4338-2006标准，室温下抗压强度为2130.3MPa，压缩率为30.1％。
图2为实施例二制备的Ti-48Al-0.8B-0.2C合金层片组织放大1000倍的SEM图；从图2可以看出，二元Ti-48Al合金中加入硼粉和碳粉之后，其显微组织明显细化，其晶粒尺寸大约为50～100μm。
实施例三：一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：8％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取 铝锭、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
步骤二中所述的含硼原材料为B4C粉；所述的B4C粉的粒径小于50μm；
步骤二中所述的含碳原材料为B4C粉；所述的B4C粉的粒径小于50μm；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径小于10mm。
对实施例三制备的均匀化TiAl合金层片组织拉伸性能进行测试，依据GB/T 4338-2006标准，室温下抗压强度为1936.2MPa，压缩率为26.1％
图3为实施例三制备的Ti-48Al-0.2B4C合金层片组织放大2000倍的SEM图；从图3可知，二元Ti-48Al合金中加入B4C后，其显微组织明显细化，其晶粒尺寸大约为50μm。
实施例四：一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：48％、Cr：2％、Nb：2％、和余量Ti，分别称取铝锭、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉和铝铌中间合金混合均匀，再将混合均匀的铬粉和铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl 合金层片组织；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径小于10mm。
对实施例四制备的均匀化TiAl合金层片组织拉伸性能进行测试，依据GB/T4338-2006标准，室温下抗压强度为1857.0MPa，压缩率为25.4％。
图4为实施例四制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金层片组织放大1000倍的SEM图；没有加入B和C的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金，其显微组织粗大，晶粒尺寸大约200μm左右。
实施例五：一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：48％、Cr：2％、Nb：2％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取铝锭、铝铌中间合金、铬粉、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛平均分成两份，将其中一份0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将步骤一中称取的铬粉和铝铌中间合金混合均匀，再将混合均匀的铬粉和铝铌中间合金平铺在熔炼炉的铜坩埚内0级海绵钛上面；再向熔炼炉的铜坩埚内加入另一份0级海绵钛，再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
步骤二中所述的含硼原材料为B4C粉；所述的B4C粉的粒径小于50μm；
步骤二中所述的含碳原材料为B4C粉；所述的B4C粉的粒径小于50μm；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径小于10mm。
对实施例五制备的均匀化TiAl合金层片组织拉伸性能进行测试，依据GB/T 4338-2006标准，室温下抗压强度为2364.4MPa，压缩率为31.7％。
图5为实施例五制备的Ti-48Al-2Cr-2Nb-0.4B4C合金层片组织放大1000倍的SEM图；在Ti-48Al-2Cr-2Nb合金加入B4C后，硼化物和碳化物均匀的分布在晶界和晶内，其显微组织明显细化，晶粒尺寸大约50μm左右。
Claims (1)
1.一种均匀化TiAl合金层片组织的制备方法，其特征在于该方法是按以下步骤进行的：
一、称料：按各元素重量百分比Al：48％、B：0.8％、C：0.2％和余量Ti，分别称取铝锭、0级海绵钛、含硼原材料和含碳原材料为原料；
二、将步骤一中称取的铝锭切割成尺寸小于10cm3的铝块；再将步骤一中称取的0级海绵钛加入到熔炼炉的铜坩埚中；再将尺寸小于10cm3的铝块放在0级海绵钛上；再将步骤一中称取的含硼原材料和含碳原材料加入到熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10-3mbar，然后以速度为15kW/min加载功率至300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体；然后将二次加料斗内的含硼原材料和含碳原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温20min，得到TiAl合金熔体；然后将铜坩埚翻转，再将TiAl合金熔体倾倒入温度为500℃的钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，再自然冷却至室温，得到均匀化TiAl合金层片组织；
步骤一中所述的含硼原材料为硼粉；所述的硼粉的粒径小于50μm；
步骤一中所述的含碳原材料为碳粉；所述的碳粉的粒径小于50μm；
步骤一中所述的0级海绵钛的纯度99.9wt.％，铝锭的纯度＞99.99wt.％；
步骤一中所述的0级海绵钛的粒径小于10mm；
步骤二中所述的均匀化TiAl合金层片组织的抗压强度为2130.3MPa，压缩率为30.1％。
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