[發明專利]高抗酸蝕Y微合金化TiAl基合金

有效

• 申請號: 201610818502.4
• 申請日: 2016-09-12
• 公開（公告）號: CN106367624B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 許曉靜;何志盛;張潔;韓天;何星華;劉慶輝;黃晶;楊松
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;C22C19/03
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種材料技術，尤其是一種TiAl基合金，具體地說是一種高抗酸蝕的含單質稀土Y的TiAl基合金。

背景技術

TiAl基合金由于具有密度低、高溫強度好、阻燃、抗氧化和抗蠕變能力強等特點，作為新型輕質耐高溫結構材料，在航空航天領域極具競爭力和發展潛力。

TiAl基合金的制備技術中應用較多的是鑄造和粉末冶金等。鑄態的TiAl基合金由于其粗大的全片層組織，成分不均，以及鑄造合金的常見缺陷，導致其力學性能較差，室溫塑性很低。而粉末冶金恰恰能克服鑄造的上述缺陷，并且具有易于添加元素和復合材料的優點，目前已成為制備TiAl基合金的重要技術之一。

近年來，隨著我國航空航天、軍事、汽車快速的快速發展，TiAl基合金受到廣泛關注。提高材料的綜合性能，有利于TiAl基合適用更復雜的環境。通過制備含稀有元素的TiAl基合金能顯著提高材料的性能，帶來很大的經濟效益。件據申請人所知，尚未有通過粉末冶金來制備含單質稀土Y的TiAl基合金的報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的TiAl基合金抗腐蝕性能差的剖，發明一種高抗酸蝕的含單質稀土Y的TiAl基合金，它具有優異的抗酸蝕性能等優點，而且具有操作簡單、易實現，具有優良的經濟性。

本發明的技術方案是：

一種高抗酸蝕的含單質稀土Y的TiAl基合金，其特征是它是由Ti、Al、V、Nb產Y粉末利用高能球磨—冷壓成形—無壓真空燒結制備而成。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五種粉末的名義成分為Ti-45Al-5V-4Nb-XY（at.%），X的取值為0.2-0.4。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五種粉末的名義成分為Ti-45Al-5V-4Nb-0.3Y（at.%）。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五種粉末的均為納米粉。

所述的高能球磨工藝參數為：Φ10 mm、Φ6 mm、Φ4 mm的瑪瑙珠若干，球料比為10:1，轉速為300 r/min，球磨1 h停15 min，球磨總時間為48 h。

所述的冷壓成形工藝參數為：壓力為1000 MPa。

所述的無壓真空燒結工藝參數為：先預燒至600 ℃，保溫2h后升溫到800 ℃，保溫2h后升溫到1100 ℃，保溫4 h后隨爐冷卻；其中真空度為10^-1 Pa，升溫速率為10 °/min。

具體制備步驟如下：

步驟1，高能球磨：將Ti、Al等復合粉末進行高能球磨，具體球磨工藝參數：Φ10 mm、Φ6 mm、Φ4 mm的瑪瑙珠若干，球料比為10:1，轉速為300 r/min，球磨1 h停15 min，球磨總時間為48 h。

步驟2，粉末壓制：將機械球磨且烘干的粉末按一定的量裝入?30mm的模具中，再在100 t四柱液壓機上進行壓制成坯體，壓制時是壓力為1000 MPa，壓制出來的坯體厚度為2-5 mm。

步驟3，真空燒結：將壓制好的塊體體放置于電熱干燥箱中以120℃的溫度干燥10 h后，放置于真空燒結爐中進行燒結，抽真空至10^-1后進行燒結升溫，升溫速率為10 ℃/min。先預燒至600 ℃，保溫 2 小時后溫度升至 800 ℃，保溫2小時后溫度升至 1100 ℃，保溫4小時后隨爐冷卻。

步驟 4，浸泡腐蝕試驗：采用常溫浸泡腐蝕，在密閉的容器中進行。將燒結好的塊體材料切成10 mm×10 mm×3 mm大小的樣品，兩個正方形的表面分別在120#、280#、500#、800#、1000#的金相砂紙上對其打磨，而后在拋光機上采用Al₂O₃拋光液和金剛石拋光劑將試樣拋光。選用溶液為1 mol/L的HCl，浸泡時間為100 h，采用光學天平（精度0.0001 g）稱量質量，每過一定時間將腐蝕的試樣從腐蝕液中取出、干燥、稱重記錄。為了保證腐蝕的均勻性，腐蝕液每過24 h進行一次更換。利用掃描電鏡（SEM）對腐蝕后表面及橫截面形貌進行觀察。

本發明的有益效果是：

（1）本發明通過高能球磨—冷壓成形—無壓真空燒結工藝，獲得的一種含單質稀土Y的TiAl基合金，提供了一種可工業化生產的工藝方法。

（2）采用該法制備的含單質稀土Y的TiAl基合金具有優異的抗酸蝕性能。

附圖說明

圖1是實施例一燒結表面的形貌圖。

圖2是實施例一燒結表面的X射線衍射圖。