[發明專利]一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910637522.5
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110239194B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 駱良順;李東海;徐嚴謹;韓寶帥;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B32B37/10
• 分類號: B32B37/10;B32B37/06;C23C14/16;C23C14/35
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：通過磁控濺射的方式在Ti箔和Al箔表面濺射合金元素鍍膜，再將磁控濺射鍍膜后的Ti箔和Al箔交替疊層、多步熱壓制成；所述高Nb-TiAl合金材料由合金化的γ-TiAl和α₂-TiAl相組成。

2.根據權利要求1所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：所述合金元素含有Nb，鍍膜厚度為2～6μm。

3.根據權利要求2所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：所述合金元素還含有Mo、Cr、W、B、Y中的一種或幾種。

4.根據權利要求1～3任一權利要求所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：所述制備方法步驟具體為：

一、制備純Nb錠或者Nb基合金鑄錠，然后制備Nb靶或Nb基合金靶材；

二、依次使用酒精和丙酮分別對Ti箔和Al箔超聲清洗5～10min，去除表面的油污，然后利用5vol.％～15vol.％HF和5vol.％～15vol.％NaOH溶液依次對Ti箔和Al箔進行表面清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超聲清洗2～5min后，吹干備用；

三、在步驟二得到的Ti箔和Al箔表面分別進行磁控濺射鍍Nb或Nb合金膜，鍍膜前真空抽至1×10^-3以下，鍍膜時通入Ar氣保壓至1～4Pa，電流為2～3A，濺射功率為500～600W，鍍膜時間為5～40h；

四、將磁控濺射后的Ti箔和Al箔交替疊層，疊層最外面兩層均用Ti箔，將疊層用石墨紙包覆后，利用鋼絲線固定住疊層，即得到高Nb-TiAl合金材料預制體；

五、將預制體裝入石墨模具中，然后放入真空熱壓爐中，真空熱壓爐真空抽至1×10^-2Pa以下，在520～580℃時保溫10～60min，施加40～80MPa壓力，然后升溫至600～750℃，保溫4～10h，施加0～30MPa壓力，獲得周期結構為Nb-TiAl₃-Ti-Nb的層狀材料；

六、將步驟五得到的周期結構為Nb-TiAl₃-Ti-Nb的層狀材料，在800～880℃保溫10～30h，施加30～50MPa壓力，獲得周期結構為Nb-Ti₃Al-TiAl-Nb的層狀結構材料；

七、將步驟六得到的周期結構為Nb-Ti₃Al-TiAl-Nb的層狀結構材料升溫至1200～1400℃保溫10～120min，施加40～80MPa壓力，獲得高Nb-TiAl合金材料。

5.根據權利要求4所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述Ti箔為TC4或TA1，厚度為20～100μm；所述Al箔為純Al箔，厚度為10～100μm；所述Ti箔和Al箔的總厚度比為1.06～1.17：1。

6.根據權利要求4所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：步驟三中，將步驟二得到的Ti箔和Al箔表面分別進行磁控濺射鍍Nb或Nb合金膜，鍍膜前真空抽至1×10^-3以下，鍍膜時通入Ar氣保壓至2～3Pa，電流為2～2.5A，濺射功率為500～550W，鍍膜時間為10～15h。

7.根據權利要求4所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：步驟四中，所述高Nb-TiAl合金中，Ti和Al的原子比為45～50：45～50。

8.根據權利要求4所述的一種高Nb-TiAl合金材料的制備方法，其特征在于：步驟五中，將預制體裝入石墨模具中，然后放入真空熱壓爐中，真空熱壓爐真空抽至1×10^-2Pa以下，在520～550℃時保溫30～60min，施加60～80MPa壓力，然后升溫至600～660℃，保溫8～10h，施加10～20MPa壓力，獲得周期結構為Nb-TiAl₃-Ti-Nb的層狀材料。