[發明專利]一種TiAl合金棒材的制備方法

無效

• 申請號: 201010300526.3
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN101775512A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 李愛濱;梁策;耿林;張杰;李峰;崔喜平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種合金棒材的制備方法。

背景技術

TiAl合金是新一代輕質耐高溫結構材料，具有熔點高、密度低、高溫強度高、阻燃能力好和抗氧化的優點而廣泛應用于航空航天及汽車領域?，F有的TiAl合金棒材的制備方法主要有兩種，一是采用鑄造冶金技術，先將原料經鑄造后切削得到坯料，然后將坯料在溫度為1250℃～1400℃的條件下擠壓成TiAl合金棒材，鑄造所得到的脆性TiAl基合金鑄錠的熱擠壓變形溫度高，擠壓極為困難；二是采用粉末冶金技術，先將原料粉末壓制成型，然后用靜壓或燒結進行致密化處理，這種方法首先要對原料進行球磨，在球磨過程中Ti、Al元素易發生氧化，而且極易引入雜質，成品的致密度為85％～90％，使TiAl合金的性能降低。

發明內容

本發明是為了解決現有的鑄造冶金法制備TiAl合金棒材的熱擠壓困難、粉末冶金法制備的TiAl合金棒材易引入雜質、致密度低的問題，提供一種TiAl合金棒材的制備方法。

本發明的一種TiAl合金棒材的制備方法，按以下步驟進行：一、將質量純度≥99.5％的球形鈦粉加入到鋼模具中，冷壓成孔隙率為45％～55％的塊體，然后將塊體放入到真空燒結爐中，將真空燒結爐的真空度抽至0.005Pa～0.01Pa后，升溫至900℃～1200℃并保持1h～3h，得到多孔鈦預制體；二、先將多孔鈦預制體置于鋼模具中，再按經步驟一得到的多孔鈦預制體中的鈦與鋁硅合金中的鋁的摩爾比為1∶1稱取鋁硅合金，并將鋁硅合金置于鋼模具內的多孔鈦預制體之上，組成熱壓件；三、將經步驟二組成的熱壓件放入真空熱壓燒結爐中，先將真空熱壓燒結爐抽真空至0.001Pa～0.01Pa后，升溫至590℃～640℃并保持30min～120min，再在真空度為0.001Pa～0.01Pa、溫度為590℃～640℃、壓力為5MPa～30MPa的條件下真空熱壓燒結10min～30min，最后保持真空度和壓力不變，冷卻至室溫，得到Ti-Al雙金屬復合體；四、將經步驟三得到的Ti-Al雙金屬復合體先在溫度為300℃～500℃的條件下保持30min～60min后，接著按9～36∶1的擠壓比將Ti-Al雙金屬復合體擠壓成Ti-Al雙金屬復合棒；五、將經步驟四得到的Ti-Al雙金屬復合棒放入電阻爐中，先升溫至640℃～700℃并保持1h～4h，再繼續升溫至1100℃～1400℃并保持3h～7h，然后冷卻至室溫，得到TiAl合金棒材。

所述的球形鈦粉的粒徑為100μm～150μm。

所述的鋁硅合金為Al-8％Si、Al-12％Si、Al-15％Si或Al-20％Si。

本發明通過真空壓力浸滲法制備出塑性良好的鈦鋁雙金屬復合體，在300℃～500℃溫度下，很容易將其熱擠壓成棒材，然后再熱壓反應燒結轉化為TiAl合金棒材，避免直接對脆性TiAl合金鑄錠的熱擠壓，解決了鑄造冶金法制備TiAl合金棒材的熱擠壓困難的問題，而且熱擠壓在低溫下進行，擠壓容易，降低了能量損耗和制備成本；采用真空壓力浸滲法制備TiAl合金棒材，該過程不需要球磨混粉，可以避免了Ti、Al發生氧化和雜質的引入，并且真空壓力熔滲方法得到的TiAl合金棒材組織細小、均勻、致密，其致密度為97％～99％，抗拉強度為730MPa～780MPa，用鑄造冶金法或粉末冶金工藝制備的TiAl合金的抗拉強度一般為450MPa～800MPa，比較可知，本發明得到的TiAl合金棒材的強度達到現有技術水平。

附圖說明

圖1是具體實施方式二十二經步驟三制備的鈦鋁雙金屬復合體的電子掃描電鏡圖；圖2是具體實施方式二十二制備的TiAl合金棒材的電子掃描電鏡圖。

具體實施方式