[發明專利]一種適用于TiAl合金軋制的包套及其制備方法

在審

• 申請號: 202110154481.1
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112958626A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 唐斌;陳曉飛;楊曉鵬;李金山;寇宏超;王軍;王毅;陳彪;賴敏杰;樊江昆;薛祥義
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21B1/38
• 分類號: B21B1/38;B21B3/00;B21B15/00;B21B47/04
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 許振強

本發明公開了一種適用于TiAl合金軋制的包套及其制備方法，其中的制備方法包括如下步驟：選用高溫合金作為外層包套材料，用純金屬箔材作為內層包套，并用所述純金屬箔材緊密包裹坯料，其中所述純金屬箔材不與Ti發生反應；將所述純金屬箔材包裹的坯料裝入所述高溫合金外層包套；將裝入坯料的所述高溫合金外層包套進行焊合。本發明通過“軟硬”相結合的方式設計軋制包套，改善包套的耐受性，擴大包套的適用溫度范圍，滿足不同工藝條件下的使用要求；同時，內層箔材可以更好地增加包套的保溫與隔絕氧氣作用，提高坯料表面的潤滑性，從而提高TiAl合金板材制備的成功率，獲得優質的大尺寸TiAl合金薄板。

技術領域

本發明屬于金屬間化合物軋制技術領域，尤其涉及一種適用于TiAl合金軋制的包套及其制備方法。

背景技術

使用輕質高溫結構材料代替傳統高比重的鎳基高溫合金是提高航空航天飛行器性能的重要手段之一。在700～900℃的使用溫度范圍內，TiAl合金憑借其低密度、高比強、優異的高溫抗氧化性和抗蠕變能力等特點，成功應用于制備先進航空發動機的低壓渦輪葉片。另外，大尺寸TiAl合金薄板在精確制導導彈翼、超高速飛行器的熱防護結構和熱區蒙皮等領域極具應用前景。但是，TiAl合金本征脆性大，熱加工窗口窄，熱成型能力差，導致其大尺寸薄板的制備難度極高，工程應用受到嚴重制約。

目前，粉末冶金、箔材冶金、等溫軋制、包套軋制等方法均可用于TiAl合金板材的制備。但是，粉末冶金法所需的TiAl合金粉末中O、N等雜質含量不易控制，制備難度較高，且所制板材致密度較低，若使用粉末冶金板坯加工薄板，機加成本高昂，生產效率低。另外，箔材冶金法需要使用純度較高的Ti箔與Al箔進行軋制復合，但該方法難以進行板材合金成分及組織均勻性控制，力學性能相對較差，且工藝過程復雜，不利于批量生產。相反，等溫軋制的工藝過程簡單，生產效率較高。然而TiAl合金的軋制溫度較高(1100℃以上)，對等溫軋機的要求極為苛刻，極大地提高板材的生產成本。為降低工藝難度和設備局限性，多數生產單位采用包套軋制的方式進行TiAl合金薄板的制備。研究表明，包套可以限制樣品變形和二次拉應力的破壞，減少TiAl合金鑄錠所受的剪應力，以達到均勻變形的目的；可以隔絕空氣防止氧化；還可以減少坯料熱量損失，形成近等溫環境，使得TiAl合金的軋制在一般軋機上即可實現。因此，包套軋制是一種低成本、高效的TiAl合金板材制備方法。