一種含鉻碳的鈦鋁合金用于薄壁渦輪葉片的熔鑄方法，該鈦鋁合金按重量百分比的配比構(gòu)成是：鋁44.0~48.0、鈮5.0~9.0、鉻0.2~1.2、碳0.1~0.5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，按上述配比構(gòu)成在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行兩次充氬熔煉，氬氣壓力控制在60000Pa，待熔化后作出爐前各含量測(cè)定再攪拌2分鐘出爐冷卻得到鈦鋁合金鑄錠，再將鈦鋁合金鑄錠放進(jìn)熔化爐中并在抽真空度3.5Pa下進(jìn)行熔化后用來澆鑄壁厚在0.6~1.0mm之間的渦輪葉片以及附鑄試棒，按等同測(cè)試方法可以對(duì)同爐次的附鑄試棒進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，在1000~1100℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度≥230MPa、延伸率≥18%，鑄造成品率≥95%。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鈦鋁合金
，尤其是。
技術(shù)介紹
有關(guān)用于渦輪葉片的鈦鋁Ti Al合金已研究較多，比如專利號(hào)為CN101056998A公開了一種T1-45Al-5 Nb- 2Mo的高鈮Nb鈦鋁合金，該合金在P相內(nèi)部析出Y相，以至于^顆粒分布非常精細(xì)，但該合金中各元素間相互強(qiáng)化效果不明顯，由于未添加硅Si或碳C等高溫蠕變強(qiáng)化元素，導(dǎo)致該合金的鑄造件使用溫度較低，不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片在100(ril00°C時(shí)的抗拉強(qiáng)度要求，同時(shí)由于渦輪葉片的壁厚要求控制在0. 6^1. Omm之間，而Mo元素的存在會(huì)降低該合金在鑄造時(shí)的流動(dòng)性能，鑄造流動(dòng)性能較差的鈦鋁合金是不能用來鑄造薄壁件的。MITSUBISHI HEAVY IND LTD公司JP5320791專利公開的一種鈦鋁合金是34 52Ti>40^46 Al,3^8 Cr, 5^12 Nb，該鈦鋁合金由于添加了高含量的鉻Cr而顯著降低了鑄造流動(dòng)性能。雖然該鈦鋁合金具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能，但不能用來鑄造薄壁件。JP2000199025專利公開的另一種鈦鋁合金是44. 5 48. 5 Al、5 9. 5 Nb、0. 5 2Cr、0. ro. 4S1、0. ro. 4N1、其余為Ti，該鈦鋁合金中雖然Cr的含量對(duì)鑄造流動(dòng)性能影響不明顯，但其中的Si和鎳Ni則降低了鑄造流動(dòng)性能。雖然該鈦鋁合金也具有較高的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性能，但也不能用來鑄造薄壁件。 眾所周知，鈦鋁合金具有較差的鑄造流動(dòng)性能，而薄壁渦輪葉片的最小壁厚通?？刂圃?. 6^1. Omm,如果增加壁厚會(huì)大幅降低渦輪增壓器的工作效率，隨著航空、航天、汽車、艦船等發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，對(duì)鈦鋁合金的性能提出了更高的要求，即由鈦鋁合金鑄造出的薄壁件應(yīng)需具有更高的強(qiáng)度、抗氧化性能和更輕的密度等。強(qiáng)度通常通過抗拉強(qiáng)度來體現(xiàn)，即抗拉強(qiáng)度不能< 200MPa，抗拉強(qiáng)度越高其薄壁件的使用壽命越長(zhǎng)；抗氧化性能通常通過使用溫度來體現(xiàn)，使用溫度一般控制在100(Tll0(rC之間。換句話說在100(Tll0(rC之間且具有抗拉強(qiáng)度> 200MPa并具有良好鑄造流動(dòng)性能的鈦鋁合金才能用來鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的薄壁渦輪葉片，但是含有鉻碳的鈦鋁合金用于薄壁渦輪葉片的熔鑄方法還未見到相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了，該含有鉻碳的鈦鋁合金非常適合鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的薄壁渦輪葉片，這是因?yàn)樵撯佷X合金具有較好的鑄造流動(dòng)性能，經(jīng)過熔煉所鑄造出的薄壁渦輪葉片能在100(Tll0(TC之間長(zhǎng)期使用且抗拉強(qiáng)度> 230MPa，薄壁渦輪葉片的壁厚能控制在0. 6^1. Omm之間。為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案，所述鈦鋁合金中按重量百分比含有44. (T48. O的鋁、5. (T9. O的鈮、余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，本專利技術(shù)的特征是所述鈦鋁合金中按重量百分比還含有0. 2^1. 2的鉻和0. ro. 5的碳，所述鈦鋁合金按重量百分比的總配比構(gòu)成如下 鋁44. (T48. O、鈮5. (T9. O、鉻0. 2^1. 2、碳0. f 0. 5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)； 上述所述鋁以純鋁的方式加入配比中； 上述所述鈮以鈮化鋁的方式加入配比中，但其中鈮化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中； 上述所述鉻以鉻化鋁的方式加入配比中，但其中鉻化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中； 上述所述碳以純碳的方式加入配比中； 上述所述鈦以海綿鈦的方式加入配比中； 按上述各配比并一同放進(jìn)真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，氬氣的壓力控制在60000 Pa，待熔化后作出爐前各含量測(cè)定，各含量測(cè)定滿足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到初煉鈦鋁合金鑄錠，再將所述初煉鈦鋁合金鑄錠重新放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，此時(shí)氬氣的壓力依然控制在60000 Pa，爐前重新測(cè)定其各含量是否滿足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到鈦鋁合金鑄錠；將所述鈦鋁合金鑄錠放進(jìn)熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化爐的抽真空度控制在3. 5Pa,待所述鈦鋁合金鑄錠全部熔化并連續(xù)攪拌2分鐘后用來澆鑄壁厚在0. 6^1. Omm之間的薄壁渦輪葉片以及附鑄試棒，由于薄壁渦輪葉片呈曲面狀且難以對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，按等同測(cè)試方法可以對(duì)同爐次的所述附鑄試` 棒進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，經(jīng)測(cè)試所述附鑄試棒在ioo(nioo°c之間的抗拉強(qiáng)度彡230MPa、延伸率彡18 %，薄壁渦輪葉片的鑄造成品率彡95 %。所述鈦鋁合金的優(yōu)選重量百分配比構(gòu)成如下 鋁45. 0 47. O、鈮6. 0 8. O、鉻0. 4 0. 8、碳0. 2 0. 4以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)。所述鈦鋁合金的優(yōu)選重量百分配比構(gòu)成如下 鋁46. O、鈮7. O、鉻0. 6、碳0. 3以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)。通過采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有以下的有益效果1、本專利技術(shù)含有微量鉻碳的鈦鋁合金，非常適合用來鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的0. 6^1. Omm之間壁厚的渦輪葉片，因?yàn)槲⒘裤t碳的鈦鋁合金具有較好的高溫蠕變性能以及鑄造流動(dòng)性能，使得薄壁渦輪葉片的鑄造成品率> 95 %，降低了鑄造成本，增加了使用壽命。2、由于薄壁渦輪葉片能在ioo(Tiio(rc之間得到長(zhǎng)期使用并且抗拉強(qiáng)度^ 230MPa，因此對(duì)提高航空、航天、汽車、艦船等發(fā)動(dòng)機(jī)的性能具有重要意義，市場(chǎng)前景非常看好。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)是，含有微量鉻碳的鈦鋁合金非常適合用來鑄造發(fā)動(dòng)機(jī)的0. 6^1. Omm之間壁厚的渦輪葉片，因?yàn)槲⒘裤t碳的鈦鋁合金具有較好的高溫蠕變性能以及鑄造流動(dòng)性能，使得薄壁渦輪葉片的鑄造成品率> 95%，降低了鑄造成本，增加了使用壽命。按重量百分比的所述鈦鋁合金中含有44. (T48. 0的鋁、5. (T9. 0的鈮、余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，鈦鋁以及鈮的含量均是本領(lǐng)域的常規(guī)配方。但本專利技術(shù)的不同之處是在上述鈦鋁合金中按重量百分比還含有0. 2^1. 2的鉻和0.廣0. 5的碳，不同含量的Cr會(huì)對(duì)鈦鋁合金的鑄造流動(dòng)性能產(chǎn)生影響，不同含量的C也會(huì)對(duì)鈦鋁合金的鑄造流動(dòng)性能產(chǎn)生影響，研究Cr和C的含量是本專利技術(shù)的首要問題，因此含有微量鉻碳的鈦鋁合金按重量百分比的總配比構(gòu)成如下 鋁44. (T48. O、鈮5. (T9. O、鉻0. 2^1. 2、碳0.廣0. 5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，其中所述鋁以純鋁的方式加入配比中，其中所述鈮以鈮化鋁的方式加入配比中但鈮化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中，其中所述鉻以鉻化鋁的方式加入配比中但鉻化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中，其中所述碳以純碳的方式加入配比中，其中所述鈦以海綿鈦的方式加入配比中。本專利技術(shù)含有微量鉻碳的鈦鋁合金與MITSUBISHI HEAVY IND LTD公司專利相比，去掉了 N1、Si元素，添加了 0. ro. 5重量份的C以及將鉻控制在0. 2^1. 2范圍內(nèi)，不但沒有影響本專利技術(shù)的鑄造流動(dòng)性能，同時(shí)又顯著提高了本專利技術(shù)的高溫強(qiáng)度和高溫蠕變性能，因?yàn)閷含量控制在0. ro. 5時(shí)能在鈦鋁合金中形成Ti2AlC化合物，該Ti2AlC化合物能起到固溶強(qiáng)化的作用，高溫強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)化效果明顯好于Si元素，這為鑄造壁厚0. 6^1. Omm的薄壁渦輪葉片以及滿足在ioo(nio本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含鉻碳的鈦鋁合金用于薄壁渦輪葉片的熔鑄方法，所述鈦鋁合金中按重量百分比含有44.0~48.0的鋁、5.0~9.0的鈮、余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，其特征是：所述鈦鋁合金中按重量百分比還含有0.2~1.2的鉻和0.1~0.5的碳，所述鈦鋁合金按重量百分比的總配比構(gòu)成如下：鋁44.0~48.0、鈮5.0~9.0、鉻0.2~1.2、碳0.1~0.5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)；上述所述鋁以純鋁的方式加入配比中；上述所述鈮以鈮化鋁的方式加入配比中，但其中鈮化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中；上述所述鉻以鉻化鋁的方式加入配比中，但其中鉻化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中；上述所述碳以純碳的方式加入配比中；上述所述鈦以海綿鈦的方式加入配比中；???按上述各配比并一同放進(jìn)真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，氬氣的壓力控制在60000?Pa，待熔化后作出爐前各含量測(cè)定，各含量測(cè)定滿足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到初煉鈦鋁合金鑄錠，再將所述初煉鈦鋁合金鑄錠重新放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，此時(shí)氬氣的壓力依然控制在60000?Pa，爐前重新測(cè)定其各含量是否滿足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到鈦鋁合金鑄錠；將所述鈦鋁合金鑄錠放進(jìn)熔化爐中進(jìn)行熔化，熔化爐的抽真空度控制在3.5Pa,?待所述鈦鋁合金鑄錠全部熔化并連續(xù)攪拌2分鐘后用來澆鑄壁厚在0.6~1.0mm?之間的薄壁渦輪葉片以及附鑄試棒，由于薄壁渦輪葉片呈曲面狀且難以對(duì)其進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，按等同測(cè)試方法可以對(duì)同爐次的所述附鑄試棒進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，經(jīng)測(cè)試所述附鑄試棒在1000~1100℃之間的抗拉強(qiáng)度≥230MPa、延伸率≥18?%，薄壁渦輪葉片的鑄造成品率≥95?%。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種含鉻碳的鈦鋁合金用于薄壁渦輪葉片的熔鑄方法，所述鈦鋁合金中按重量百分比含有44. (Γ48. O的鋁、5. (T9. O的鈮、余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)，其特征是所述鈦鋁合金中按重量百分比還含有O. 2^1. 2的鉻和O. Γ0. 5的碳，所述鈦鋁合金按重量百分比的總配比構(gòu)成如下鋁44. (Γ48. O、鈮5. (T9. O、鉻O. 2^1. 2、碳O. Γθ. 5以及余量鈦和不可避免的微量雜質(zhì)；上述所述鋁以純鋁的方式加入配比中；上述所述鈮以鈮化鋁的方式加入配比中，但其中鈮化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中；上述所述鉻以鉻化鋁的方式加入配比中，但其中鉻化鋁中的鋁含量包含在所述鋁之中；上述所述碳以純碳的方式加入配比中；上述所述鈦以海綿鈦的方式加入配比中；按上述各配比并一同放進(jìn)真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，氬氣的壓力控制在60000 Pa， 待熔化后作出爐前各含量測(cè)定，各含量測(cè)定滿足所述總配比構(gòu)成后再攪拌2分鐘出爐冷卻得到初煉鈦鋁合金鑄錠，再將所述初煉鈦鋁合金鑄錠重新放在真空感應(yīng)爐中進(jìn)行充氬熔煉，此時(shí)氬氣的壓力依然控制在60000 P...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周洪強(qiáng)，包淑娟，王哲，王美姣，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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