[發(fā)明專利]用于通過燒結粉末制造鈦鋁物部件的組合物、以及使用該組合物的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680029527.4
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN107666976B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設計）人: S·尼特爾;G·弗里堡
• 申請（專利權）人: 賽峰飛機發(fā)動機公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C22C1/04;C22C14/00;C22C21/00;B22F3/22;B22F3/105;B22F3/15;B22F3/10
• 代理公司: 31100 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 董慶;江磊<國際申請>=PCT/FR20

本發(fā)明涉及一種組合物(10)，其用于燒結以制造含鈦鋁基合金的部件，所述組合物包含鈦鋁基的合金粉末(11)和添加粉末，所述添加粉末包含金屬鋁粉末(12)和金屬鈦粉末(13)的混合物。根據(jù)本發(fā)明，所述組合物包含0.5重量％～5重量％的添加粉末。本發(fā)明還涉及使用這類組合物制造含鈦鋁物的部件的方法。

背景技術

本發(fā)明涉及制造鈦鋁基(base d’aluminures de titane)合金部件的方法的一般領域。本發(fā)明更具體地但不限于制造用于航空的部件。

現(xiàn)在，鈦鋁基合金用于航空領域，特別是因為它們表現(xiàn)出降低渦輪發(fā)動機中等發(fā)熱的部分中的機載重量的優(yōu)點。特別地，這些合金通常表現(xiàn)出約4g/cm³的平均密度，且它們構成傳統(tǒng)的鎳基合金(具有約8.5g/cm³的平均密度)的可行的替代品。它們良好的機械性能和它們能經(jīng)受不超過750℃的溫度下的氧化的能力使得它們成為例如制造飛機渦輪發(fā)動機中的低壓渦輪葉片的候選選擇。

這樣的由鈦鋁基合金制成的部件傳統(tǒng)上通過澆鑄制造，因此導致部件機械加工時與去除材料相關的額外費用。

為了降低生產費用的目的，采用粉末冶金的技術構成傳統(tǒng)澆鑄技術的有利的替代。然而，這些技術涉及在非常高的溫度下進行燒結的步驟，這在實際應用中會有限制。此外，通過粉末冶金獲得的部件的密度在特定應用中有時會不足夠。

例如，當想要達到鈦鋁基合金如TiAl 48-2-2的粉末的完全燒結(稠密度大于95％)時，需要在接近合金的熔化溫度、即約1455℃的溫度下工作。在實踐中，對于燒結，用法通常是在1380℃～1450℃的范圍的溫度下進行，這使得該制造方法在能源方面非常昂貴。還有，用于燒結這種粉末的工具如調溫爐需要在接近其使用極限的溫度下操作，這會減短其壽命且增加維護費用。

本發(fā)明的目的和內容

因此，本發(fā)明的主要目的是通過提供一種用于燒結制造含鈦鋁基合金的部件的組合物來減輕這些缺陷，該組合物包含鈦鋁基合金的粉末和添加粉末，所述添加粉末包含金屬鋁粉末和金屬鈦粉末的混合物。

本發(fā)明的組合物能顯著地降低燒結所需的能量，與使用的燒結技術無關。具體而言，在溫度上升過程中，組合物中的添加粉末以分布在組合物中的局部熱點的形式遞送能量。

當組合物的溫度接近金屬鋁的熔化溫度(約660℃)時，金屬鋁顆粒開始熔化，且金屬鋁和金屬鈦之間的形成鈦鋁物(un aluminure de titane)的化學反應開始進行。該化學反應為放熱的、并將能量以熱的形式遞送至組合物，這可以通過改變添加至組合物中的添加粉末的量進行控制。該能量的遞送能使合金粉末早些、如從660℃開始燒結，而通常在900℃～1000℃的范圍開始燒結。因此，當達到燒結溫度水平時，組合物的致密化已提前進行，由此在燒結結束時能獲得更高致密度的部件。

組合物中的這些原位熱點的存在還起到降低燒結溫度水平的作用。因此，我們限制了所用的加熱手段的退降和進行燒結所需的能量(加熱手段的例示可包括：調溫爐、激光器、電子束、等離子體加熱等)。此外，燒結溫度水平的下降能使得達到該水平所需的時間減少，因此能減少整個燒結循環(huán)的持續(xù)時間。

通過使用本發(fā)明的組合物，能量在組合物內以均勻的方式原位遞送。不同于現(xiàn)有技術的組合物，其通常是通過從外部向內部擴散而被加熱，本發(fā)明的組合物的溫度在組合物各處同時且以均勻的方式增加，尤其是因為鋁和鈦之間的放熱反應。因此，當使用本發(fā)明的組合物時，燒結更加均勻。

自660℃開始金屬鋁顆粒的熔化也起到保持組合物的結構的作用，組合物的結構通常在燒結之前形成(例如，通過使用有機粘合劑和注射/模塑法、或者壓縮)。具體而言，液化的鋁顆粒也有助于使顆粒包圍其周圍，增加組合物內各種元素的相互擴散，因此達到組合物的“預燒結”。上述預燒結還起到將燒結步驟中可能發(fā)生的組合物的變形減至最小，液體鋁因此起到粘接其他顆粒的反應性金屬粘合劑的作用。