[發(fā)明專利]用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑及制備方法、TiAl基合金的制備方法及制品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010119287.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111266570B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路新;潘宇;惠泰龍;張策;徐偉;劉博文;楊芳;曲選輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;B22F3/02;B22F3/10;C22C13/00;C22C14/00
• 代理公司: 北京辰權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發(fā)明提供了一種用于TiAl基合金的Sn?xAl燒結(jié)劑及制備方法、TiAl基合金的制備方法及制品。該用于TiAl基合金的Sn?xAl燒結(jié)劑包括以下原料：?jiǎn)钨|(zhì)Sn粉和Al粉；所述單質(zhì)Sn粉和Al粉的質(zhì)量比為90～95：5～10；所述的Sn?xAl燒結(jié)劑對(duì)于TiAl基體的潤(rùn)濕角小于20°。本發(fā)明中以Al誘導(dǎo)界面潤(rùn)濕的Sn基合金形成Sn?xAl燒結(jié)劑，能夠改善Sn對(duì)TiAl基體的潤(rùn)濕性，從而促進(jìn)TiAl基合金粉末的燒結(jié)致密化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑及制備方法、TiAl基合金的制備方法及制品。

背景技術(shù)

TiAl基合金具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐熱、優(yōu)異的抗高溫氧化及抗蠕變性能，是一類介于鎳基、鈷基高溫合金和高級(jí)陶瓷材料之間理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。目前TiAl基合金主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車工業(yè)領(lǐng)域，隨著TiAl基合金的進(jìn)一步發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。針對(duì)材料本征特性，粉末冶金制備工藝具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，它可以獲得均勻細(xì)晶組織，便于添加合金化元素實(shí)現(xiàn)新型成分設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于形狀復(fù)雜的制件可以實(shí)現(xiàn)近凈成形，材料利用率高且成本較低，因此，粉末冶金技術(shù)是獲得TiAl基合金應(yīng)用零部件最為有效的技術(shù)手段之一。

然而在以合金粉末為原料制備TiAl基合金過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)TiAl合金粉末存在燒結(jié)活性低、致密化困難等問(wèn)題。這是由于合金粉末在進(jìn)行固相燒結(jié)時(shí)，主要靠固相的擴(kuò)散和原子遷移進(jìn)行，過(guò)程非常緩慢，很難充分填充孔隙，尤其現(xiàn)階段發(fā)展的第三代高溫TiAl合金粉末燒結(jié)致密化難度更大，導(dǎo)致粉末冶金TiAl基合金制件力學(xué)性能得不到充分發(fā)揮。而為提升TiAl基合金粉末成形坯致密度，通常采用加壓燒結(jié)或者靠近液相線溫度燒結(jié)，往往導(dǎo)致制品形狀單一，復(fù)雜零件無(wú)法直接制備，同時(shí)晶粒粗大，制備成本大幅增加。因此，實(shí)現(xiàn)高性能TiAl基合金的常壓燒結(jié)致密化是目前粉末冶金TiAl基合金領(lǐng)域發(fā)展所面臨的核心問(wèn)題。

前期研究表明，由于Sn元素熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高，在燒結(jié)過(guò)程中含量穩(wěn)定，液相容易獲得，因此添加微量Sn元素可對(duì)TiAl基合金粉末的燒結(jié)起到一定的改善作用。然而實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Sn對(duì)于TiAl基合金表面潤(rùn)濕性不佳，難以達(dá)到液相燒結(jié)的良好狀態(tài)，這是導(dǎo)致添加Sn元素粉末對(duì)TiAl基合金燒結(jié)溫度降低不顯著、Sn的活化作用并沒(méi)有得到全面發(fā)揮的主要原因。因此在此基礎(chǔ)上探究更為有效的改善措施是推動(dòng)粉末冶金TiAl基合金發(fā)展的必要條件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑及制備方法、TiAl基合金的制備方法及制品，以Al誘導(dǎo)界面潤(rùn)濕的Sn基合金形成用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑，能夠改善Sn對(duì)TiAl基體的潤(rùn)濕性，從而促進(jìn)TiAl基合金粉末的燒結(jié)致密化，以解決現(xiàn)有技術(shù)中Sn對(duì)于TiAl基合金表面潤(rùn)濕性不佳，難以達(dá)到液相燒結(jié)的良好狀態(tài)的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑。

該用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑包括以下原料：?jiǎn)钨|(zhì)Sn粉和Al粉；所述單質(zhì)Sn粉和Al粉的質(zhì)量比為90～95：5～10；所述的Sn-xAl燒結(jié)劑對(duì)于TiAl基體的潤(rùn)濕角小于20°。

進(jìn)一步的，所述單質(zhì)Sn粉和Al粉的粒度為低于-500目標(biāo)準(zhǔn)篩；所述Sn-xAl燒結(jié)劑的粒度為低于-325目標(biāo)準(zhǔn)篩。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑的制備方法。

根據(jù)上述的用于TiAl基合金的Sn-xAl燒結(jié)劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1-1：粉末原料準(zhǔn)備，選取單質(zhì)Sn粉和Al粉，并確定單質(zhì)Sn粉和Al粉的配比；

S1-2：混合，將所述單質(zhì)Sn粉和Al粉混合均勻，得到混合粉末；

S1-3：預(yù)擴(kuò)散處理，將步驟S1-2中的所述混合粉末在真空下進(jìn)行預(yù)擴(kuò)散處理；