[發(fā)明專利]一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510028111.8
• 申請(qǐng)日: 2015-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN104551571B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔凡濤;周海濤;王曉鵬;陳玉勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B21J5/02;B22F3/10;B22F3/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金構(gòu)件的制備方法。

背景技術(shù)

TiAl合金具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高，以及良好的高溫抗氧化、抗蠕變性能，是一種非常有潛力的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，在航空航天、汽車制造等工業(yè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。TiAl合金具有原子長(zhǎng)程有序排列的結(jié)構(gòu)特性以及原子間金屬與共價(jià)鍵共存的特性，使其同時(shí)兼顧金屬的塑性和陶瓷的高溫強(qiáng)度，與傳統(tǒng)鈦合金和鎳基高溫合金相比，TiAl合金具有低比重、高蠕變抗力等性能優(yōu)勢(shì)。然而TiAl合金室溫塑性低，高溫變形能力差，這些因素制約了該合金的工程化應(yīng)用。

目前TiAl合金構(gòu)件的制造方法主要是精密鑄造和熱加工方法，因而，用TiAl合金制造的產(chǎn)品性能及種類受到了很大的限制。合金的制備過(guò)程較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)鑄造缺陷、成分偏析和組織不均勻現(xiàn)象，難以后續(xù)加工成形，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀和高尺寸精度零部件的制備。等溫鍛造對(duì)設(shè)備和模具要求較高，變形過(guò)程需要在真空或還原氣氛下進(jìn)行。TiAl預(yù)合金粉具有組織細(xì)小均勻，無(wú)成分偏析、雜質(zhì)含量低、缺陷密度低，經(jīng)致密化處理后仍可獲得具有細(xì)小的晶粒和均勻的組織的坯料，且熱加工性能良好，且對(duì)鍛造模具和鍛造設(shè)備要求低，可在相對(duì)較低的溫度和較高的應(yīng)變速率下對(duì)TiAl坯料進(jìn)行模鍛，制備TiAl合金構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有方法制備的TiAl合金構(gòu)件存在TiAl合金組織粗大，成分偏析，雜質(zhì)含量高、致密度低、構(gòu)件易開裂、對(duì)模具和設(shè)備要求高的問(wèn)題，而提供一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法。

一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法，其特征在于一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法具體是按以下步驟完成的：

一、原材料準(zhǔn)備：稱取粒徑為0.5μm～325μm的名義化學(xué)式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預(yù)合金粉末；

步驟一中所述的Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)中X為Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn、B、C、W和Y中的一種或其中幾種的混合；

步驟一中所述的名義化學(xué)式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預(yù)合金粉末是通過(guò)惰性氣體霧化技術(shù)或等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化技術(shù)制備的；

二、致密化處理：將步驟一稱取的粒徑為0.5μm～325μm的名義化學(xué)式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預(yù)合金粉末進(jìn)行處理，得到TiAl預(yù)制坯料；

步驟二中所述的將步驟一稱取的粒徑為0.5μm～325μm的名義化學(xué)式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預(yù)合金粉末進(jìn)行處理是經(jīng)熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)和熱等靜壓中的一種或幾種進(jìn)行處理的；

三、車削加工：采用機(jī)械加工的方法將步驟二中得到的TiAl預(yù)制坯料進(jìn)行機(jī)械加工，得到預(yù)鍛TiAl構(gòu)件坯料；

四、近等溫模鍛：將預(yù)熱溫度為860℃～1300℃的預(yù)鍛TiAl構(gòu)件坯料放入預(yù)熱溫度為850℃～1200℃的模具中，在應(yīng)變速率為0.001s^-1～1s^-1下進(jìn)行近等溫模鍛，得到TiAl合金構(gòu)件；

步驟四中所述的模具為鈦合金鍛造用高溫合金模具。

本發(fā)明步驟四中所述的近等溫模鍛是指預(yù)鍛TiAl構(gòu)件坯料的預(yù)熱溫度與模具的預(yù)熱溫度兩者的溫差在10℃～450℃之間的鍛造。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明對(duì)TiAl預(yù)合金粉先進(jìn)行致密化處理、再進(jìn)行近等溫模鍛制備TiAl合金構(gòu)件；TiAl預(yù)合金粉經(jīng)致密化處理后制備的TiAl合金構(gòu)件的晶粒尺寸小，致密度高、成分均勻；使用本發(fā)明方法可降低對(duì)設(shè)備和模具的要求，在相對(duì)較低的溫度和較高的應(yīng)變速率下實(shí)現(xiàn)TiAl合金構(gòu)件的近等溫模鍛；本發(fā)明利用普通的鍛機(jī)和鈦合金鍛造用高溫合金模具就可以制備出性能優(yōu)異的TiAl合金構(gòu)件。

本發(fā)明可獲得一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式是一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法，其特征在于一種TiAl預(yù)合金粉末近等溫模鍛制備構(gòu)件的方法具體是按以下步驟完成的：

一、原材料準(zhǔn)備：稱取粒徑為0.5μm～325μm的名義化學(xué)式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預(yù)合金粉末；

步驟一中所述的Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)中X為Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn、B、C、W和Y中的一種或其中幾種的混合；