[發明專利]熱壓自蔓延反應產物制備Ti-Al-Sn塊體材料的方法

有效

• 申請號: 200910071237.8
• 申請日: 2009-01-09
• 公開（公告）號: CN101463432A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 喬英杰;王家華;張曉紅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明涉及的是一種材料的制備方法，具體地說是一種利用熱壓燒結自蔓延反應產物Ti-Al-Sn粉體材料制備Ti-Al-Sn塊體材料的方法。

二、背景技術

隨著海洋技術、航天工業的發展，Ti-Al-Sn合金作為低溫合金的代表，由于其優異的低溫性能引起了人們越來越多的關注。低溫鈦合金TA7(Ti-5Al-2.5Sn)具有HCP晶體結構，其強度隨著溫度的降低而提高，但塑性變化卻不大。在低溫下仍能保持較好的延展性及韌性，避免了金屬冷脆性，是低溫容器、貯箱等設備的理想材料。主要應用于航空發動機、航天用壓力容器、發動機殼體等。

目前制備該種合金材料主要是使用水冷銅坩堝真空感應熔煉(ISM)的方法，但是這種方法存在很大的缺陷，進而嚴重影響了制備出的合金性能。由于Ti-Al和Ti-Sn之間的熔點相差很大，而真空熔煉室的真空度都在1.0Pa以上，熔煉時加熱的溫度又很高，使得在熔煉過程中存在合金元素嚴重揮發損失的現象，從而破壞了合金元素的化學計量組成，進而對合金的性能產生了顯著的影響。

如何研制一種能保持合金元素化學計量比不變而又不增加成本的方法成為研究者關注的熱點。

三、發明內容

本發明的目的在于提供一種能保持合金元素化學計量比不變進而保證其低溫性能的熱壓自蔓延反應產物制備Ti-Al-Sn塊體材料的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

以Ti粉、Al粉和Sn粉為初始原料，按照重量比為Ti粉∶Al粉∶Sn粉＝17∶2∶1的比例將Ti粉、Al粉和Sn粉混合，以酒精為媒介，在球磨罐中進行充分球磨混合；將混合好的粉末放入干燥箱中，在60-70℃下干燥至少24h；將干燥好的粉末放入鋼制模具中由引燃劑引燃后進行自蔓延反應生成Ti-Al-Sn粉體材料；最后將制備出的Ti-Al-Sn粉體裝入石墨模具中進行熱壓燒結，制備Ti-Al-Sn塊體材料。

本發明還可以包括：

1、所述的球磨混合的時間為4小時。

2、所述的熱壓燒結是在1200～1500℃溫度范圍內燒結1h，施加壓力為30MPa，升溫速率20℃/min。

本發明與以前的水冷銅坩堝真空感應熔煉(ISM)相比較，具有耗能低、能夠有效的控制合金元素的蒸發損失、盡可能保持合金元素的化學計量比，并且提高了制備材料的效率，是一種新型的Ti₅Al_2.5Sn制備工藝。

四、具體實施方式

下面舉例對本發明作更詳細的描述：

1、按照合金元素的化學計量比分別稱量適量的Ti粉、Al粉和Sn粉，并將各原料混合；置于裝有乙醇的球磨罐中進行球磨4小時，轉速為350轉/min；將球磨過的漿料進行放入干燥箱中干燥24h，然后進行研磨、過130目篩。

2、將準備好的粉體放入鋼制模具中，由鎢絲通入電流引燃進行自蔓延反應得到Ti-Al-Sn合金顆粒；將自蔓延得到的黑色顆粒球磨、過篩得到Ti-Al-Sn粉體材料。

3、將自蔓延得到粉體材料裝入直徑為Φ50mm的石墨模具中，放入真空熱壓燒結爐中進行熱壓燒結；所述的熱壓燒結的溫度范圍1200～1500℃，燒結時間為1h，施加壓力為30MPa，升溫速率20℃/min，在真空條件下燒結，得到的燒結體就是要制備的Ti-Al-Sn合金塊體材料。