CN104651650A - 一种制备TiAl基合金定向全片层组织的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备TiAl基合金定向全片层组织的方法，在加热及保温中，以快速加热的方式使TiAl合金的片层组织在加热过程中保持稳定，实现控制定向凝固过程中α相的生长方向的目的，从而制备出平行于生长方向的定向全片层组织。本发明减小传统籽晶法中对籽晶材料的苛刻要求，使得那些由于组织不稳定而不适合作为籽晶的片层组织，可以作为一个合格的准籽晶用于控制定向凝固过程中的片层组织，简化了TiAl基合金定向全片层组织的制备工艺。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工领域定向凝固技术，具体是一种制备TiAl基合金定向全片层组织的准籽晶法。
背景技术
随着航空航天工业的发展，人们以更高的使用温度、更轻的质量和更快的运行速度为设计理念，对航空发动机中高温结构材料的性能提出了更加苛刻的要求。TiAl基金属间化合物由于具有密度低、比强度和比弹性模量高，高温抗蠕变及抗氧化能力强等优点，逐渐成为航天、航空及汽车用发动机耐热结构件极具竞争力的材料，这使其在航空、航天、汽车、发电、冶金等领域中展现出令人瞩目的发展前景。近年来，各国研究者通过合金化、组织控制以及改善加工工艺等方法，使TiAl基合金的使用温度、拉伸性能、断裂韧性、蠕变性能、成形能力以及抗氧化能力等都得到普遍提高。在TiAl基合金的各种组织中，定向全片层组织无疑具有更好的高温强度、蠕变抗力及优异的室温韧性。尤其是当外加载荷平行于片层方向时，其屈服强度和延伸率能够达到最佳组合。因此，该组织被认为是最有应用潜力的TiAl合金凝固组织。
目前，能够制备出TiAl基合金定向全片层组织的最有效的方法是籽晶法。该方法的核心思想是选用满足一定要求的籽晶，在定向凝固过程中控制母材合金中α相以非择优方向生长，最终经过固态相变获得平行于生长方向的定向全片层组织。在该方法中，所使用的籽晶必须满足四个条件：
1、初生相必须是α相。
2、加热至α2+γ→α共析温度，片层组织是稳定的。
3、加热时，α相是热力学稳定的，且α相体积分数的增加是通过增厚α相片层而不是形核为新的片层。这样可使高温相有与原始片层组织中的α片层相同的取向。
4、冷却时，此过程是可逆的，片层组织原始取向可保持。
为了同时满足这些条件，人们通过添加不同的合金元素来改变TiAl合金的凝固路径以获得合适的籽晶，从而用于定向全片层组织的制备。但是，对于TiAl基合金来说，要想同时满足这四个条件是极其困难的。到目前为止，人们发现仅仅只有少数几种合金能够制备出合适的籽晶。在这种情况下，这些籽晶常常被用于制备各种成分的TiAl合金定向全片层组织。但是由于这些籽晶和母材存在较大的成分差异，使得引晶过程变得格外困难，极大的限制了定向全片层组织的制备和应用。而对于那些已经由籽晶法获得的取向一致的片层组织来说，由于它们在一般的加热过程中往往是不稳定的，所以很难再将它作为一个籽晶来制备更多的定向全片层组织。如果能够找到一个方法，使得这些片层组织在加热过程中能够保持稳定，就有可能利用其来控制片层组织的方向，从而大大简化定向全片层组织的制备技术，促进其在工业上的应用。
发明内容
为克服现有技术中存在的TiAl基合金定向全片层组织不稳定的不足，本发明提出了一种制备TiAl基合金定向全片层组织的方法。
本发明的具体过程是：
第一步，试样制备：从已经制备好的TiAl合金定向全片层试样中切取试样作为准籽晶，且保证该准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。从TiAl合金铸锭中切取试样作为母材。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。调节准籽晶和母材的高度，使准籽晶上端面位于电磁约束成形定向凝固装置成形感应器的中部；所述电磁约束成形定向凝固装置采用现有技术。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以5V/min～50V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成为熔区；
第五步，抽拉：待所述熔区高度稳定后保温0～30分钟，以5μm/s～30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，最终获得TiAl基合金定向全片层组织。
所述TiAl合金的成分包括Ti-48Al-2Nb-2Cr、Ti-48Al-6Nb-1Cr、Ti-44Al-6Nb-2V-1Cr、Ti-46Al-1.5Mo-0.2Cr、Ti-46Al-1.5Mo-0.8Si、Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta、Ti-47Al-2Nb-2Cr、Ti-47Al-0.5W-0.5Si、Ti-47Al-2W-0.5Si、Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr、Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si、Ti-47.5Al-0.5Re、Ti-48Al、Ti-47Al、Ti-48Al-2Nb、Ti-48Al-6Nb、Ti-48Al-2Cr-2Ta、Ti-48Al-2Nb-2Mn、Ti-48Al-2Cr-1Mo、Ti-48Al-2Nb-1Mo、Ti-49Al和Ti-49Al-7Nb；所述各TiAl合金成分的比例为原子比。
本发明采用快速加热的方法，使TiAl合金的片层组织在加热过程中保持稳定，以控制定向凝固过程中α相的生长方向，从而制备出平行于生长方向的定向全片层组织。
本发明采用快速加热的方法，使TiAl合金的片层组织在加热过程中保持稳定，以控制定向凝固过程中α相的生长方向，从而制备出平行于生长方向的定向全片层组织。由于本发明中所使用的籽晶的片层组织只有在快速加热的条件下才稳定，故在此特称其为准籽晶，严格控制实验条件是得到TiAl基合金定向全片层组织的关键。
图1～图3为本发明制备的TiAl合金准籽晶在引晶过程中不同阶段的微观组织图。从图中可以得出，在所述准籽晶的引晶作用下，该合金在凝固过程中沿非择优取向生长，并经过随后的固态相变得到平行于生长方向的定向全片层组织。需要强调的是，本发明中所使用的准籽晶的片层组织在一般的加热过程中是不稳定的，即不像传统准籽晶那样可以同时满足背景技术中所述的四个条件。但是，通过合理控制实验过程中的加热速度和保温时间，能够使得TiAl基合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固过程中的片层方向。通过该方法，简化了TiAl基合金定向全片层组织的制备技术，从而扩大了所述准籽晶法的使用范围。
附图说明
图1是本发明中所使用的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶在热影响区内的组织。
图2是Ti-48Al-2Nb-2Cr合金引晶过程中初始界面处的片层组织。
图3是Ti-48Al-2Nb-2Cr合金成功引晶后得到的定向全片层组织。
图4是本发明的流程图。
具体实施方式
本发明是一种制备TiAl基合金定向全片层组织的方法。将通过28个实施例具体描述本发明的实施过程。其中各实施例的制备过程与相同，不同之处在于各实施例中的制备工艺参数，以及所涉及的TiAl合金的成分，具体见表1：
表1：各实施例的合金成分及制备参数
本发明各实施例的具体过程：
实施例1
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ30mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且该准籽晶合金内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ30mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。调节准籽晶和母材的高度，使准籽晶上端面位于电磁约束成形定向凝固装置成形感应器的中部；所述电磁约束成形定向凝固装置采用现有技术。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以20V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温30分钟。以10μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例2
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-6Nb-1Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ10mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ10mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以50V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温30分钟，以5μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb-1Cr合金定向全片层组织。
实施例3
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ25mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ25mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以5V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例4
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-6Nb-1Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ16mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ16mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以12V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb-1Cr合金定向全片层组织。
实施例5
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ20mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ20mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以12V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温30分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例6
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-6Nb-1Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ24mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ24mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以16V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以5μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb-1Cr合金定向全片层组织。
实施例7
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ15mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ15mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以30V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温30分钟，以5μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb-1Cr合金定向全片层组织。
实施例8
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-6Nb-1Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ30mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-6Nb-1Cr、尺寸为Φ30mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以10V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb-1Cr合金定向全片层组织。
实施例9
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ10mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ10mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以40V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例10
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-44Al-6Nb-2V-1Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-44Al-6Nb-2V-1Cr、尺寸为Φ28mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-44Al-6Nb-2V-1Cr、尺寸为Φ28mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以6V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温3分钟，以30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例11
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-46Al-1.5Mo-0.2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-46Al-1.5Mo-0.2Cr、尺寸为Φ27mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-46Al-1.5Mo-0.2Cr、尺寸为Φ27mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以8V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温5分钟，以28μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例12
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-46Al-1.5Mo-0.8Si合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-46Al-1.5Mo-0.8Si、尺寸为Φ26mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-46Al-1.5Mo-0.8Si、尺寸为Φ26mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以10V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温8分钟，以25μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例13
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta、尺寸为Φ25mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta、尺寸为Φ25mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以14V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以23μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta合金定向全片层组织。
实施例14
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47Al合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47Al、尺寸为Φ24mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47Al、尺寸为Φ24mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以15V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温12分钟，以20μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47Al合金定向全片层组织。
实施例15
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47Al-2Nb-2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ23mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47Al-2Nb-2Cr、尺寸为Φ23mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以17V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温14分钟，以18μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47Al-2Nb-2Cr合金定向全片层组织。
实施例16
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47Al-0.5W-0.5Si合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47Al-0.5W-0.5Si、尺寸为Φ22mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47Al-0.5W-0.5Si、尺寸为Φ22mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以18V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温16分钟，以15μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47Al-0.5W-0.5Si合金定向全片层组织。
实施例17
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47Al-2W-0.5Si合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47Al-2W-0.5Si、尺寸为Φ21mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47Al-2W-0.5Si、尺寸为Φ21mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以22V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温18分钟，以12μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47Al-2W-0.5Si合金定向全片层组织。
实施例18
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr、尺寸为Φ20mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr、尺寸为Φ20mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以23V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温20分钟，以10μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr合金定向全片层组织。
实施例19
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si、尺寸为Φ19mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si、尺寸为Φ19mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以23V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温22分钟，以8μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si合金定向全片层组织。
实施例20
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-47.5Al-0.5Re合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-47.5Al-0.5Re、尺寸为Φ18mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-47.5Al-0.5Re、尺寸为Φ18mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以27V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温24分钟，以5μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-47.5Al-0.5Re合金定向全片层组织。
实施例21
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al、尺寸为Φ17mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al、尺寸为Φ17mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以28V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温26分钟，以10μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al合金定向全片层组织。
实施例22
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb、尺寸为Φ16mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb、尺寸为Φ16mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以32V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温28分钟，以20μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb合金定向全片层组织。
实施例23
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-6Nb合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-6Nb、尺寸为Φ15mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-6Nb、尺寸为Φ15mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以34V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温30分钟，以25μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-6Nb合金定向全片层组织。
实施例24
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Cr-2Ta合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Cr-2Ta、尺寸为Φ14mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Cr-2Ta、尺寸为Φ14mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以35V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温25分钟，以14μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Cr-2Ta合金定向全片层组织。
实施例25
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-2Mn合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Mn、尺寸为Φ13mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-2Mn、尺寸为Φ13mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以36V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温23分钟，以6μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-2Mn合金定向全片层组织。
实施例26
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Cr-1Mo合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Cr-1Mo、尺寸为Φ12mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Cr-1Mo、尺寸为Φ12mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以38V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温20分钟，以16μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Cr-1Mo合金定向全片层组织。
实施例27
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-48Al-2Nb-1Mo合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-48Al-2Nb-1Mo、尺寸为Φ11mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-48Al-2Nb-1Mo、尺寸为Φ11mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以42V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温15分钟，以20μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-48Al-2Nb-1Mo合金定向全片层组织。
实施例28
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-49Al合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-49Al、尺寸为Φ10mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-49Al、尺寸为Φ10mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以45V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以22μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-49Al合金定向全片层组织。
实施例29
本实施例是一种通过快速加热，使Ti-49Al-7Nb合金准籽晶中的片层组织保持稳定，从而控制定向凝固中的片层方向，最后获得平行于抽拉方向的定向全片层组织的方法。
第一步，试样制备：制备成分为Ti-49Al-7Nb、尺寸为Φ30mm×70mm的试样作为准籽晶合金，且准籽晶内的片层方向平行于试样轴向。制备成分为Ti-49Al-7Nb、尺寸为Φ30mm×200mm的试样作为母材合金。
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上，且保证准籽晶的片层方向与定向凝固时的抽拉方向平行。将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm。
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃。保压结束后将升至160V的交变电压继续以48V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃。继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成高度为20mm的圆柱状熔区；
第五步，抽拉：待所述圆柱状熔区的高度稳定后保温10分钟，以25μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，从而获得Ti-49Al-7Nb合金定向全片层组织。
Claims (2)
1.一种制备TiAl基合金定向全片层组织的方法，其特征在于，具体过程是：
第一步，试样制备：从已经制备好的TiAl合金定向全片层试样中切取试样作为准籽晶，且保证该准籽晶内的片层方向平行于试样轴向；从TiAl合金铸锭中切取试样作为母材；
第二步，安装试样：将制备的准籽晶安装在电磁约束成形定向凝固装置抽拉杆上；将母材安装在电磁约束成形定向凝固装置送料杆上，同时确保母材下端面与准籽晶上端面的间隙为2mm；调节准籽晶和母材的高度，使准籽晶上端面位于电磁约束成形定向凝固装置成形感应器的中部；所述电磁约束成形定向凝固装置采用现有技术；
第三步，抽真空：关闭电磁约束成形定向凝固装置的真空室门并抽真空至6×10-3Pa，随后充入高纯氩气作为保护气体；
第四步，加热及保温：将30KHz的交变电流通入成形感应器中，并将所述交变电流的电压从0V开始，以20V/5min的速率增加至160V并保压10min，使位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金的温度均达到900℃；保压结束后将升至160V的交变电压继续以5V/min～50V/min的速率增加至260V并保压10min，使准籽晶合金和母材合金的温度升至1450℃；继续将所述交变电流的电压从260V以5V/min的速率增加直至位于成形感应器中的准籽晶合金和母材合金同时熔化，并使熔化后形成的熔体在电磁力的作用下约束成为熔区；第五步，抽拉：待所述熔区高度稳定后保温0～30分钟，以5μm/s～30μm/s的速度从上至下抽拉，进行电磁成形定向凝固，最终获得TiAl基合金定向全片层组织。
2.如权利要求1所述制备TiAl基合金定向全片层组织的方法，其特征在于，所述TiAl合金的成分包括Ti-48Al-2Nb-2Cr、Ti-48Al-6Nb-1Cr、Ti-44Al-6Nb-2V-1Cr、Ti-46Al-1.5Mo-0.2Cr、Ti-46Al-1.5Mo-0.8Si、Ti-46.5Al-0.5Si-3Ta、Ti-47Al、Ti-47Al-2Nb-2Cr、Ti-47Al-0.5W-0.5Si、Ti-47Al-2W-0.5Si、Ti-47Al-1Nb-0.3Si-0.2Cr、Ti-47.5Al-6Nb-2Ta-0.5Si、Ti-47.5Al-0.5Re、Ti-48Al、Ti-48Al-2Nb、Ti-48Al-6Nb、Ti-48Al-2Cr-2Ta、Ti-48Al-2Nb-2Mn、Ti-48Al-2Cr-1Mo、Ti-48Al-2Nb-1Mo、Ti-49Al和Ti-49Al-7Nb；所述各TiAl合金成分的比例为原子比。
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