一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法
专利汇可以提供一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 合金 材料的制备领域，具体涉及一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法；本发明是为了解决TiAl合金板材现有 铸锭 冶金 包套 轧制 法工艺复杂、成本高、板形差、材料利用率低的问题，以及克服 粉末冶金 法杂质含量高、成本高、致 密度 低、生产效率低的难题。具体步骤为：一、称取各原料组分；二、 真空 感应凝壳熔炼+金属型 铸造 制备铸锭；三、坯料预处理一；四、坯料预处理二；五、板材“热-电”耦合无包套轧制，即可得到TiAl合金板材；本发明中得到的板材表面 质量 良好，无 氧 化层脱落，边部和端部无开裂，板材组织均匀、细小， 力 学性能良好。，下面是一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法专利的具体信息内容。
1.一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、称取原料：按各组元的原子百分比，合金组成为 41% 44%的Al、0% 9%的 Nb、0%~ ~
9%的V、0% 2%的Cr、0% 4%的Mo、0% 0.5%的X余量为 Ti 和不可避免的杂质元素，X为B、Y、C、~ ~ ~ ~
Ni元素的一种或几种；分别称取高纯海绵钛、高纯铝、高纯铬、铝铌合金、铝钼合金、铝钇合金、铝钒合金、高纯镍粉、硼粉和碳粉作为原料；
步骤二、铸锭熔铸：将经步骤一称取的原料加入到水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼炉中熔炼，将熔体浇注到预热后的金属铸型中，得到圆柱形TiAl合金铸锭，铸锭直径≥100mm，铸锭高度≥180mm；
步骤三、坯料预处理一：
a. 将TiAl合金铸锭去除冒口后进行热等静压处理，保温3h 4h，随炉冷却出炉；
~
b. 对铸锭进行均匀化处理，将铸锭置于真空热处理炉中900℃ 1100℃保温24 48h，炉~ ~
冷；
c. 将退火后的铸锭去除氧化皮，平整上下端面，采用电火花线切割加工成标准圆柱形块，高径比为1.5:1 2:1，采用砂纸打磨坯料，粗糙度为Ra 1.6 0.8，随后置于丙酮溶液中超~ ~
声波清洗5 10min后取出并干燥得到TiAl合金圆柱形坯料；
~
d. 将TiAl合金圆柱形坯料圆周面及上下端面喷涂高温抗氧化涂料，抗氧化涂料共喷涂两层，每层厚度50μm，每次喷涂完毕在恒温恒湿箱中静置1h;
步骤四、坯料预处理二：
a. 采用厚度8 10mm的石棉毯包覆喷涂有高温抗氧化涂料TiAl合金圆柱形坯料，并在~
1200℃ 1250℃保温30 60min；
~ ~
b. 采用对开式圆柱状箱式电阻炉将压力机上、下砧台加热至600℃ 700℃，将a中保温~
后的圆柱状坯料夹持至电阻炉腔内，至于上下砧台之间，以0.01 0.05s-1的应变速率对~
TiAl合金坯料进行无包套近等温墩粗变形，总变形量为70 80%，墩粗结束后将坯料置于真~
空热处理炉中900℃ 1000℃保温2h，炉冷；
~
c. 将墩粗后的坯料去除氧化皮，平整表面，切取锻饼芯部加工成标准矩形块，坯料变形前端加工倒角；
d. 采用砂纸打磨矩形坯料，粗糙度为Ra 1.6 0.8，随后置于丙酮溶液中超声波清洗5~ ~
10min后取出并干燥；
步骤五、“热-电”耦合轧制：
a. 将步骤四干燥后的TiAl合金坯料在真空箱式热处理炉中1150℃ 1200℃保温30~ ~
60min；
b. 将TiAl合金坯料从炉中取出，进行“热-电”耦合轧制，轧辊表面温度300℃ 600℃，~
脉冲电流通过配有石墨垫片的铜制导电夹从板坯远离轧制入口通入，轧制速度为0.5~
1.5m/s，道次压下率10% 20%，道次回炉保温；
~
c. 轧后板材在真空热处理炉中900℃ 1000℃保温2h，炉冷，得到TiAl合金板材。
~
2.根据权利要求1所述的一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，步骤二中熔炼气氛为氩气气氛，氩气气压0.95 1MPa，氩气的质量纯度为99.99%，熔炼之~
前采用“抽真空-充氩-抽真空”方式冲洗炉腔三次；铸型材料为低碳钢，预热温度300 500~
℃，铸型预埋至Al2O3或ZrO2砂中；浇注后随炉冷却。
3.根据权利要求1所述的一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，步骤三a中的热等静压处理工艺为1230℃ 1260℃，100MPa 150MPa，氩气气氛保护，氩~ ~
气的质量纯度为99.99%；步骤三b热处理气氛为氩气气氛，氩气气压0.95 1MPa，氩气的质量~
纯度为99.99%；步骤三d中高温抗氧化涂料为市售1500℃型成品，静置处理时温度50℃ 55~
℃，湿度50～60%RH。
4.根据权利要求1所述的一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，步骤四b中处理气氛为氩气气氛，氩气气压0.95 1MPa，氩气的质量纯度为99.99%；步骤~
四c中倒角为圆角，角度为45°，半径3 6mm。
~
5.根据权利要求1所述的一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，步骤五中热处理及退火气氛为氩气气氛，氩气气压0.95 1MPa，氩气的质量纯度为~
99.99%，炉门开闭时通过通入大流量氩气保证惰性气氛环境；步骤五b中轧辊温度通过电阻烘烤或电磁感应表面加热法实现，轴承通过水冷改造保证轴承温度低于70℃，脉冲电流频率300Hz-800Hz，波形为矩形，电压120V，峰值电流100 200A·mm-2，轧机机架绝缘通过轴承~
座陶瓷绝缘垫片实现。
6.根据权利要求1或5任意一项所述的一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法，其特征在于，步骤五b中保温温度为1150℃ 1200℃，保温时间10 15min，轧制总变形量~ ~
为30% 40%。
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一种TiAl合金板材“热-电”耦合无包套制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
9%的V、0% 2%的Cr、0% 4%的Mo、0% 0.5%的X余量为 Ti 和不可避免的杂质元素，X为B、Y、C、~ ~ ~ ~
Ni元素的一种或几种；分别称取高纯海绵钛、高纯铝、高纯铬、铝铌合金、铝钼合金、铝钇合金、铝钒合金、高纯镍粉、硼粉和碳粉作为原料；
步骤二、铸锭熔铸：将经步骤一称取的原料加入到水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼炉中熔炼，将熔体浇注到预热后的金属铸型中，得到圆柱形TiAl合金铸锭，铸锭直径≥100mm，铸锭高度≥180mm；
步骤三、坯料预处理一：
a. 将TiAl合金铸锭去除冒口后进行热等静压处理，保温3h 4h，随炉冷却出炉；
~
b. 对铸锭进行均匀化处理，将铸锭置于真空热处理炉中900℃ 1100℃保温24 48h，炉~ ~
冷；
c. 将退火后的铸锭去除氧化皮，平整上下端面，采用电火花线切割加工成标准圆柱形块，高径比为1.5:1 2:1，采用砂纸打磨坯料，粗糙度为Ra 1.6 0.8，随后置于丙酮溶液中超~ ~
声波清洗5 10min后取出并干燥得到TiAl合金圆柱形坯料；
~
d. 将TiAl合金圆柱形坯料圆周面及上下端面喷涂高温抗氧化涂料，抗氧化涂料共喷涂两层，每层厚度50μm，每次喷涂完毕在恒温恒湿箱中静置1h;
步骤四、坯料预处理二：
a. 采用厚度8 10mm的石棉毯包覆喷涂有高温抗氧化涂料TiAl合金圆柱形坯料，并在~
1200℃ 1250℃保温30 60min；
~ ~
b. 采用对开式圆柱状箱式电阻炉将压力机上、下砧台加热至600℃ 700℃，将a中保温~
后的圆柱状坯料夹持至电阻炉腔内，至于上下砧台之间，以0.01 0.05s-1的应变速率对~
TiAl合金坯料进行无包套近等温墩粗变形，总变形量为70 80%，墩粗结束后将坯料置于真~
空热处理炉中900℃ 1000℃保温2h，炉冷；
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c. 将墩粗后的坯料去除氧化皮，平整表面，切取锻饼芯部加工成标准矩形块，坯料变形前端加工倒角；
d. 采用砂纸打磨矩形坯料，粗糙度为Ra 1.6 0.8，随后置于丙酮溶液中超声波清洗5~ ~
10min后取出并干燥；
步骤五、“热-电”耦合轧制：
a. 将步骤四干燥后的TiAl合金坯料在真空箱式热处理炉中1150℃ 1200℃保温30~ ~
60min；
b. 将TiAl合金坯料从炉中取出，进行“热-电”耦合轧制，轧辊表面温度300℃ 600℃，~
脉冲电流通过配有石墨垫片的铜制导电夹从板坯远离轧制入口通入，轧制速度为0.5~
1.5m/s，道次压下率10% 20%，道次回炉保温；
~
c. 轧后板材在真空热处理炉中900℃ 1000℃保温2h，炉冷，得到TiAl合金板材。
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1MPa，氩气的质量纯度为99.99%；步骤三d中高温抗氧化涂料为市售1500℃型成品，静置处理时温度50℃ 55℃，湿度50～60%RH。
~
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通过轴承座陶瓷绝缘垫片实现。
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具体实施方式
步骤一、称取原料：
按各组元的原子百分比，合金组成为44%的Al、8%的 Nb、0.1%的X（X为B、Y元素1:1组合），余量为 Ti 和不可避免的杂质元素。分别称取高纯海绵钛、高纯铝、铝铌合金（Nb含量为54.56％）、铝钇合金（Y含量为87.3％）、硼粉共计10Kg作为原料。
为99.99%，熔炼之前采用“抽真空-充氩-抽真空”方式冲洗炉腔三次；将熔体浇注到500℃预热的低碳钢铸型中，得到圆柱形铸锭，铸锭直径100mm，铸锭高度185mm。所述铸型预埋至Al2O3砂中；浇注后随炉冷却。
b. 对铸锭进行均匀化处理，将铸锭置于真空热处理炉中1000℃保温24h，炉冷，其中热处理气氛为氩气气氛，氩气气压0.95 1MPa，氩气的质量纯度为99.99%；
~
c. 将退火后的铸锭去除氧化皮，平整上下端面，采用电火花线切割加工成标准圆柱形块，高径比为1.5:1，采用砂纸打磨坯料，粗糙度为Ra 1.6，随后置于丙酮溶液中超声波清洗
5min后取出并干燥；
d. 将TiAl合金圆柱形坯料圆周面及上下端面喷涂高温抗氧化涂料，抗氧化涂料共喷涂两层，每层厚度50μm，每次喷涂完毕在恒温恒湿箱中静置1h，静置温度50℃，湿度50%RH。
b. 采用对开式圆柱状箱式电阻炉将压力机上、下砧台加热至600℃，将1中保温后的圆柱状坯料夹持至电阻炉腔内，至于上下砧台之间，以0.01s-1的应变速率对TiAl合金坯料进行无包套近等温墩粗变形，总变形量为70%，墩粗结束后将坯料置于真空热处理炉中900℃保温2h，炉冷；
c.将墩粗后的坯料去除氧化皮，平整表面，切取锻饼芯部加工成标准矩形块，坯料变形前端倒角，倒角为圆角，角度为45°，半径5mm；
d. 采用砂纸打磨矩形坯料，粗糙度为Ra 1.6，随后置于丙酮溶液中超声波清洗5后取出并干燥。
b. 将TiAl合金坯料从炉中取出，进行“热-电”耦合轧制，轧辊表面温度600℃，脉冲电流频率800Hz，波形为矩形，电压120V，峰值电流200A·mm-2，轧制速度为0.5m/s，道次压下率15%，道次回炉保温，保温温度为1200℃，保温时间10min，轧制总变形量为30%；
c. 轧后板材在真空热处理炉中900℃保温2h，炉冷，得到TiAl合金板材。
步骤一、称取原料：
按各组元的原子百分比，合金组成为 43%的Al、4%的Nb、2%的V、2%的Mo、0.5%的Ni元素，余量为 Ti 和不可避免的杂质元素。分别称取高纯海绵钛、高纯铝、铝铌合金（Nb含量为
54.56％）、铝钼合金（Mo含量为55.35％）、铝钒合金（V含量为52.12％）、高纯镍粉共计15Kg作为原料。
a. 将TiAl合金铸锭去除冒口后进行热等静压处理，处理工艺为1230℃，100MPa，氩气气氛保护，保温4h，随炉冷却出炉；
b. 对铸锭进行均匀化处理，将铸锭置于真空热处理炉中900℃保温48h，炉冷；
c. 将退火后的铸锭去除氧化皮，平整上下端面，采用电火花线切割加工成标准圆柱形块，高径比为2:1，采用砂纸打磨坯料，粗糙度为Ra 1.6，随后置于丙酮溶液中超声波清洗
5min后取出并干燥；
d. 将TiAl合金圆柱形坯料圆周面及上下端面喷涂高温抗氧化涂料，抗氧化涂料共喷涂两层，每层厚度50μm，每次喷涂完毕在恒温恒湿箱中静置1h，静置处理时温度55℃，湿度
60%RH。
b. 采用对开式圆柱状箱式电阻炉将压力机上、下砧台加热至700℃，将1中保温后的圆柱状坯料夹持至电阻炉腔内，至于上下砧台之间，以0.05s-1的应变速率对TiAl合金坯料进行无包套近等温墩粗变形，总变形量为80%，墩粗结束后将坯料置于真空热处理炉中900℃保温2h，炉冷；
c.将墩粗后的坯料去除氧化皮，平整表面，切取锻饼芯部加工成标准矩形块，坯料变形前端倒圆角，角度为45°，半径6mm；
d. 采用砂纸打磨矩形坯料，粗糙度为Ra 1.6，随后置于丙酮溶液中超声波清洗5min后取出并干燥。
b. 将TiAl合金坯料从炉中取出，进行“热-电”耦合轧制，轧辊表面温度500℃，脉冲电流频率800Hz，波形为矩形，电压120V，峰值电流150A·mm-2，轧制速度为1m/s，道次压下率
20%，道次回炉保温，保温温度为1150℃，保温时间15min，轧制总变形量为40%；
c. 轧后板材在真空热处理炉中900℃保温2h，炉冷，得到TiAl合金板材。
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