CN113684383A - 一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种大规格高Nb‑TiAl合金铸锭的制备方法，获得的合金铸锭成分更加均匀、可控，纯度更高，合金铸锭中合金元素Al和Nb总含量更高，提高了高Nb‑TiAl合金铸锭作为航空材料的安全性，适用于制造航空发动机转动部件；所得合金铸锭的化学成分重量百分比为Al：27～30％，Nb：13～20％，W+B+Y＝0～1％，O≤0.08％，N≤0.08％，余量为Ti及不可避免的杂质；所得合金铸锭尺寸大型化，重量可达吨级，形态多样化可以为圆锭或扁锭，圆锭直径为250～660mm，长度≥500mm；扁锭厚200～350mm，宽700～1200mm，长度≥1000mm。

Description

一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法

技术领域

本发明涉及有色金属熔炼技术领域，具体涉及一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法。

背景技术

TiAl金属间化合物(也称TiAl合金)具有低密度(减重效果可达40～50％左右)、高强度、高模量、高蠕变抗力、抗燃烧等优异性能，低密度和高模量TiAl金属间化合物叶片的自振频率高于高温合金，有利于避免叶片因共振失效。该类合金基本可采用传统工艺进行制备，成为高温钛合金使用温度上限和高温合金使用温度下限区间减重的唯一候选材料，美国采用铸造TiAl合金应用于最新的波音787民用飞机的GEnx发动机，作低压涡轮后第6级和第7级叶片，单个发动机减轻重量约200磅。而且国内外TiAl金属间化合物的研究热点集中在发展更高使用温度的合金上。

高Nb-TiAl合金体系是由北京科技大学以陈国良院士为首的研究组提出，通过研制认为高Nb合金化是提高TiAl金属间化合物使用温度的最佳途径，在此基础上发展的有我国自主知识产权的高温高Nb-TiAl合金，比普通TiAl合金使用温度高60-100℃、强度高300～500MPa，其合金材料高温抗氧化性能已达到涡轮盘用镍基高温合金的控制水平。高Nb合金化被TiAl合金研究领域国际权威Y-W Kim教授肯定为发展高温高性能TiAl合金的“首例”，从此高Nb-TiAl合金受到国际上广泛关注，美、日、英、德均随后开展研究，并且把它作为TiAl合金中的研究重点，认为是最有希望的新一代高温高性能TiAl合金。国内外研究者大力推进高Nb含量的高温TiAl合金的成分、组织、性能、制备工艺和应用技术研究。

TiAl合金易生成脆性相且成分范围窄，因为冶金质量是决定其能否作为结构材料在航空航天领域应用的关键。TiAl合金中各组元熔点、平衡蒸气压及非平衡凝固偏析系数差异较大，导致铸锭中常产生成分偏析，尤其是含量较高的Al元素，一般都存在至少2％(原子分数)的偏析，且铸锭规格越大，这种宏观偏析现象越严重。

在TiAl合金的制备和加工技术方面，国外目前最常用的技术是等离子冷床炉熔炼和真空自耗熔炼相结合，然而普通真空自耗熔炼工艺无法制备大直径TiAl合金锭，因为TiAl合金自耗电极起弧后受热应力作用易发生开裂，且认为真空自耗熔炼TiAl合金锭直径不能大于280mm。国内科研院所使用实验室等离子冷床炉熔炼出重量为67kg、直径Ф150*900mm高Nb-TiAl合金锭，但铸锭尺寸和成分组织均匀性都还不能满足要求。

另外，国内外研究工作及经过多年的实践表明，冷床炉熔炼已成为优质钛合金、高温合金及TiAl系列金属间化合物产品的理想冶炼技术，并被认为是去除低密度“硬α夹杂”和高密度夹杂最有效的手段，例如中国专利CN200910023092.4、CN200810150329.0、CN201210500156.7，主要由以下几点决定：

第一，等离子冷床炉熔炼其热源温度非常高(理论可达6000℃)、保护氛围可有效降低炉内气氛中氮气分压，当等离子弧对料块进行扫描时，能直接融化钛及钛合金中的“硬α夹杂”(主要成分是TiN)和高密度夹杂(W、Mo、Nb等)。

第二，等离子炉的保护气氛可有效降低炉内气氛中氮气的分压，为低密度“硬α夹杂”分解提供了有利的热力学条件。

第三，由于冷床炉熔炼过程包含熔化后的熔炼、精炼和凝固三个过程，未溶解的夹杂进入熔池后，在熔池中有相当长的驻留时间，可以使高密度夹杂充分沉淀，低密度夹杂充分上浮，等离子弧对熔池液面表层扫描时有一定的射流搅拌作用，为漂浮夹杂物的溶解提供了良好的动力学条件。由于纯净化熔炼效果明显，近十年来，欧美国家利用冷床炉生产的钛合金，低密度夹杂和高密度夹杂的发现概率大幅度降低。

因此，利用等离子冷床熔炼技术也是解决大规格高Nb-TiAl合金纯净度不可替代的手段，关系到航空航天发动机、核电站等关键部件的安全性和可靠性。

中国专利201310728602.4公布了一种高Nb-TiAl基合金的熔炼方法，是采用压制、焊接、多次真空自耗熔炼获得；中国专利201910637522.5公布了一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，是利用磁控溅射技术结合箔冶金真空热压技术制备；中国专利2013105822389.0公布了一种高Nb-TiAl合金及其制备方法，采用两次真空磁悬浮熔炼通过充入高纯度Ar气制备小尺寸的圆锭。目前，国内未见使用等离子冷床炉工艺生产大规格、不同形状、且可达吨级的高Nb-TiAl合金铸锭的相关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，获得的合金铸锭成分更加均匀、可控，纯度更高，Al元素和Nb元素总含量更高，形态多样化可为圆锭或扁锭，尺寸大型化，重量可达吨级，提高了高Nb-TiAl合金铸锭作为航空材料的安全性，适用于制造航空发动机转动部件。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛45～55份、中间合金25～35份、铝丝10～20份和钇屑0～1份均匀混合、布料后压制成电极块；

2)熔炼

将获得的电极块装入等离子冷床炉加料器内，将与所述电极块合金成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，所述等离子冷床炉熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为800～1500Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，所述等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为800～1500Amp，熔速为50～150kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，所述等离子冷床炉熔炼区等离子火焰枪电流为2800～3000Amp，所述等离子冷床炉精炼区等离子火焰枪电流为2400～2600Amp，所述等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪电流为2500～3000Amp，熔速为150～450kg/h，送料速度300～400kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪开启，所述等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪电流为2700～3000Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却，冷却时间≥5h，出炉温度≤400℃；

4)退火

冷却后的合金铸锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1200～1300℃；后随炉冷却至室温。

优选的，所述中间合金为Al-Nb二元合金、Al-Ti-B三元合金和Al-W-Nb三元合金。

优选的，所述Al-Ti-B三元合金为棒状。

优选的，所得合金铸锭的化学成分重量百分比为：Al：27～30％，Nb：13～20％，O≤0.08％，N≤0.08％，余量为Ti及不可避免的杂质。

优选的，所述合金铸锭的还学成分还包括W、B、Y中的一种或多种，且W+B+Y＝0～1％。

优选的，所述合金铸锭为圆锭或扁锭，所述圆锭直径为250～660mm，长度≥500mm，重量为500～1500kg；所述扁锭厚200～350mm，宽700～1200mm，长度≥1000mm，重量为500～1500kg。

优选的，所述等离子冷床炉设有两个精炼区。

在本发明的工艺设计中：

本发明采用等离子冷床炉，实现了合金铸锭均质化和高洁净度的熔炼，从制造工艺上解决高Nb-TiAl合金铸锭中合金成分偏析严重的问题，可引领行业工艺革新，提高了高Nb-TiAl合金铸锭作为航空材料的安全性，将推动高温TiAl合金在航空发动机转动部件上的应用。

本发明通过原料添加种类、配比，并结合控制熔炼过程中关键工艺参数(电流、熔速等)，调控炉内合金液体的停留时间，来实现合金原料的充分熔化和气体夹杂物的挥发烧损，以最终达到实现合金铸锭成分均匀、可控、纯净度高的目标，使获得的合金铸锭中Al和Nb元素总含量更高。这是因为TiAl合金中各组元熔点、平衡蒸气压及非平衡凝固偏析系数差异较大，导致铸锭中常产生成分偏析，而对于高Nb-TiAl合金而言，由于高熔点难熔金属Nb元素的加入量增加，在熔炼过程中若电流过大必然导致Al元素的挥发，而电流过小则会导致Nb元素夹杂，要得到均质、无偏析的高Nb-TiAl合金难度更大，因此，需要严格控制熔炼过程中电流和熔速等工艺参数，才能使获得的合金铸锭中Al和Nb元素总含量更高。

在熔炼过程中，凝壳制造阶段通过开启等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪使铺放的凝壳原料全部熔化形成凝壳，用于去除高密度夹杂；熔炼起弧阶段和稳定熔炼阶段需要同时开启熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪，使电极块依次通过熔炼区熔化形成熔池，在精炼区形成流动的熔体，之后在结晶器区凝固；等到热封顶阶段，只有结晶器区的等离子火焰枪开启，使合金铸锭头部逐步收缩凝固，直至熔炼结束；在整个熔炼过程中，通过控制不同阶段各个区等离子火焰枪的开启状态，以及对应的等离子火焰枪的电流大小，使整个熔炼过程不仅能够正常熔炼，还保证了熔炼过程中合金流动的稳定性，使获得的合金铸锭成分更加的均匀，整个熔炼过程也更加安全。

本发明中电极块可直接装入等离子冷床炉加料器中进行熔化，电极块之间不需要焊接，减少了制备工序，可有效提高生产效率和降低制备成本。

本发明在合金铸锭冷却阶段，控制冷却时间≥5h，出炉温度≤400℃，以免高温出炉造成合金铸锭开裂。

本发明通过优化原料添加种类、合理设计原料配入成分，并在凝壳制造阶段，通过利用与电极块成分比例相同的自制凝壳来消除高密度杂质，使获得的合金铸锭中Al和Nb元素总含量更高，成分更加均匀、洁净度更高。

其中，Al-Ti-B三元中间合金优先采用棒状进行添加，替代以前颗粒状添加，有利于布料及成分的均匀性；优选以Al-W-Nb三元中间合金代替高熔点的纯钨粉，降低了不同合金元素之间的熔点差距，可以有效缓解元素的偏析问题，有利于获得成分及其均匀性可控的高Nb-TiAl合金铸锭。

本发明方法涉及的等离子熔炼炉结晶器可以是圆形、矩形，为此结合合金特点和合理设计熔炼工艺参数，可获得满足目标成分控制要求的圆锭和扁锭。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明所述制备方法采用等离子冷床炉，通过特定的工艺及工艺参数的控制，并利用自制凝壳，实现了对合金铸锭均质化和高洁净度的熔炼，从制造工艺上解决高Nb-TiAl合金铸锭中成分偏析严重的问题，与现有采用等离子冷床炉制备得到的合金铸锭相比，本发明获得的合金铸锭化学成分更加均匀、可控，杂质含量较低，纯净度高，提高了高Nb-TiAl合金铸锭作为航空材料的安全性，适用于制造航空发动机转动部件。

2、本发明所述合金铸锭制备方法减少了传统工艺对电极块之间的组装和焊接，避免了二次污染，工艺流程短，利用等离子冷床炉实现产品形态多样化，可为圆锭和扁锭，尺寸大型化，重量可实现吨级。

3、本发明通过原料添加种类、配比，并结合控制熔炼过程中关键工艺参数(电流、熔速等)，调控炉内合金液体的停留时间，使本发明获得的合金铸锭中Al和Nb元素总含量是现有利用等离子冷床炉熔炼获得的合金铸锭中Al和Nb元素总含量的2.5倍以上，目前使用等离子冷床炉熔炼获得的吨位达到500kg以上的金属及合金铸锭，Al和Nb元素总含量最大约17％，而本发明Al和Nb元素总含量达到45％以上。

附图说明

图1为本发明实施例3获得的高Nb-TiAl合金圆锭的实物图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

实施例1

制备截面尺寸为330mm厚×700mm宽×980mm长的高Nb-TiAl合金扁锭，目标成分(重量百分比)：Al：28.5％，Nb：18.575％，W：0.087％，B：0.051％；Y：0.042％，余量为Ti及不可避免的杂质，具体包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛52份、Al-Nb二元中间合金25.4份、Al-Ti-B三元中间合金4.55份、Al-W-Nb三元中间合金2.5份、高纯度的Al丝15.5份和0.05份钇屑均匀混合、布料后压制得到12块电极块；

2)熔炼

将获得的电极块并排装入等离子冷床炉加料器内，将与电极块合金成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为1450Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为1450Amp，熔速为130kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区等离子火焰枪电流为2900Amp，精炼区等离子火焰枪电流为2500Amp，结晶器区等离子火焰枪电流为2900Amp，熔速为300kg/h，送料速度350kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，结晶器区等离子火焰枪开启，结晶器区等离子火焰枪电流为2850Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却10h，冷却到350℃；

4)退火

冷却后的合金锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1250℃；后随加热炉冷却至室温得到合金铸锭，获得的合金铸锭重量为1吨。

实施例2

制备截面尺寸为330mm厚×700mm宽×980mm长的高Nb-TiAl合金扁锭，目标成分(重量百分比)：Al：29％，Nb：19.5％，W：0.87％，B：0.051％；Y：0.042％，余量为Ti及不可避免的杂质，具体包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛49.5份、Al-Nb二元中间合金26份、Al-Ti-B三元中间合金5.4份、Al-W-Nb三元中间合金2.55份、高纯度的Al丝16.5份和0.05份钇屑均匀混合、布料后压制得到12块电极块；

2)熔炼

将获得的电极块并排装入等离子冷床炉加料器内，将与电极块合金成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为1480Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为1480Amp，熔速为150kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区等离子火焰枪电流为2950Amp，精炼区等离子火焰枪电流为2580Amp，结晶器区等离子火焰枪电流为2950Amp，熔速为350kg/h，送料速度380kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，结晶器区等离子火焰枪开启，结晶器区等离子火焰枪电流为2900Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却12h，冷却到300℃；

4)退火

冷却后的合金锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1250℃；后随加热炉冷却至室温得到合金铸锭，获得的合金铸锭的重量为1吨。

实施例3

制备截面为F300mm的高Nb-TiAl合金圆锭，目标成分(重量百分比)：Al：30％，Nb：20％，W：0.87％，B：0.051％；Y：0.042％，余量为Ti及不可避免的杂质，具体包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛48份、Al-Nb二元中间合金26.5份、Al-Ti-B三元中间合金5.5份、Al-W-Nb三元中间合金2.45份、高纯度的Al丝17.5份和0.05钇屑均匀混合、布料后用液压机压制12块电极块；

2)熔炼

将获得的电极块并排装入等离子冷床炉加料器内，将与电极块合金成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为1500Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为1500Amp，熔速为150kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区等离子火焰枪电流为2950Amp，精炼区等离子火焰枪电流为2550Amp，结晶器区等离子火焰枪电流为2950Amp，熔速为350kg/h，送料速度400kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，结晶器区等离子火焰枪开启，结晶器区等离子火焰枪电流为2900Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却12h，冷却到400℃；

4)退火

冷却后的合金锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1250℃；后随加热炉冷却至室温得到合金铸锭。

通过上述步骤，获得截面为F300mm的高Nb-TiAl合金圆锭，合金铸锭重量为1吨，制备成的圆锭如图1所示，大尺寸未见碎裂。

实施例4

制备截面为F660mm的高Nb-TiAl合金圆锭，目标成分(重量百分比)：Al：30％，Nb：20％，W：0.87％，B：0.051％；Y：0.042％，余量为Ti及不可避免的杂质，具体包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛48份、Al-Nb二元中间合金26.5份、Al-Ti-B三元中间合金5.5份、Al-W-Nb三元中间合金2.45份、高纯度的Al丝17.5份和0.05钇屑均匀混合、布料后用液压机压制12块电极块；

2)熔炼

将获得的电极块并排装入等离子冷床炉加料器内，将与电极块合金成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为1500Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为1500Amp，熔速为150kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，熔炼区等离子火焰枪电流为2950Amp，精炼区等离子火焰枪电流为2550Amp，结晶器区等离子火焰枪电流为2950Amp，熔速为350kg/h，送料速度400kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，结晶器区等离子火焰枪开启，结晶器区等离子火焰枪电流为2900Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却12h，冷却到400℃；

4)退火

冷却后的合金锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1250℃；后随加热炉冷却至室温得到合金铸锭。

通过上述步骤，获得截面为F660mm的高Nb-TiAl合金圆锭，重量为1吨，大尺寸未见碎裂。

按照上述实施例1-4成分及步骤制备得到的合金铸锭，分别对其头、中、尾取样检测分析化学成分，具体结果见表1。

由表1可以看出，本发明实施例1-4获得的合金铸锭成分与其目标合金铸锭成分相近，说明利用本发明制备方法可以精准控制获得的合金铸锭的成分，且获得的合金铸锭头、中、尾部的化学成分比较均匀，偏析在1％左右，较现有技术制备得到的合金铸锭成分偏析小，且杂质含量较低。

合金铸锭中Al和Nb元素总含量大于46％，高出目前使用等离子冷床炉熔炼获得的吨位达到500kg以上的金属及合金铸锭中Al和Nb元素总含量2.5倍以上。

表1 重量百分比

Claims (7)

1.一种大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，包括如下步骤：

1)电极块制备

将粒度为0.83～12.7mm的海绵钛45～55份、中间合金25～35份、铝丝10～20份和钇屑0～1份均匀混合、布料后压制成电极块；

2)熔炼

将获得的电极块装入等离子冷床炉加料器内，将与所述电极块成分比例均相同的原料装入等离子冷床炉熔炼区和精炼区，之后经过一次熔炼获得合金铸锭；

所述一次熔炼分为四个阶段：凝壳制造阶段、熔炼起弧阶段、稳定熔炼阶段、热封顶阶段；

所述凝壳制造阶段等离子冷床炉熔炼区和精炼区等离子火焰枪开启，所述等离子冷床炉熔炼区与精炼区等离子火焰枪电流为800～1500Amp；

所述熔炼起弧阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，所述等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区的等离子火焰枪电流为800～1500Amp，熔速为50～150kg/h；

所述稳定熔炼阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区和结晶器区等离子火焰枪均开启，所述等离子冷床炉熔炼区等离子火焰枪电流为2800～3000Amp，所述等离子冷床炉精炼区等离子火焰枪电流为2400～2600Amp，所述等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪电流为2500～3000Amp，熔速为150～450kg/h，送料速度为300～400kg/h；

所述热封顶阶段等离子冷床炉熔炼区、精炼区等离子火焰枪关闭，等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪开启，所述等离子冷床炉结晶器区等离子火焰枪电流为2700～3000Amp；

3)冷却

获得的合金铸锭在等离子冷床炉内冷却，冷却时间≥5h，出炉温度≤400℃；

4)退火

冷却后的合金铸锭放入加热炉中进行退火处理，退火温度为1200～1300℃；后随加热炉冷却至室温。

2.如权利要求1所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述中间合金为Al-Nb二元合金、Al-Ti-B三元合金和Al-W-Nb三元合金。

3.如权利要求2所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述Al-Ti-B三元合金为棒状。

4.如权利要求1-3任一项所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所得合金铸锭的化学成分重量百分比为：Al：27～30％，Nb：13～20％，O≤0.08％，N≤0.08％，余量为Ti及不可避免的杂质。

5.如权利要求4所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述合金铸锭的还学成分还包括W、B、Y中的一种或多种，且W+B+Y＝0～1％。

6.如权利要求1-5任一项所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述合金铸锭为圆锭或扁锭，所述圆锭直径为250～660mm，长度≥500mm，重量为500～1500kg；所述扁锭厚200～350mm，宽700～1200mm，长度≥1000mm，重量为500～1500kg。

7.如权利要求1所述的大规格高Nb-TiAl合金铸锭的制备方法，其特征在于，所述等离子冷床炉设有两个精炼区。

Images