[發明專利]TiAl合金陶瓷焊接制件及其一體成形制備方法

有效

• 申請號: 202110351960.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113182514B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 路新;張策;潘宇;劉博文;徐偉;高營;張嘉振
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B22F1/10
• 分類號: B22F1/10;B22F3/10;B22F3/15;B22F7/08
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本發明提供了一種TiAl合金陶瓷焊接制件及其一體成形制備方法，該制備方法包括以下步驟：制備粉末壓坯：選取原料粉末，并利用近終成形技術制得粉末壓坯；所述原料粉末采用TiAl合金粉末、燒結活化助劑和粘結劑混合得到；燒結連接：將陶瓷件和粉末壓坯進行燒結處理，得到連接件樣品；熱等靜壓；將連接件樣品進行熱等靜壓處理，得到成品。該制備方法將TiAl粉末的燒結過程與和陶瓷連接過程進行一體化集成，整個制備過程無需TiAl合金的制造加工，實現更加簡便的異種材料連接方法，實現短流程高可靠性的TiAl和陶瓷異種材料連接構件的制造。

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術領域，具體涉及一種TiAl合金陶瓷焊接制件及其一體成形制備方法。

背景技術

陶瓷材料由于其優異的機械性能，耐蝕性、耐熱性和化學穩定性，在電子，航空，核和汽車工業中具有很高的應用價值。但陶瓷材料的固有脆性使得制造大型和復雜形狀構件及其困難，這限制了陶瓷材料的應用。而將陶瓷材料與其他材料(特別是金屬和合金)結合后可克服其不利之處，并兼具陶瓷材料與金屬各自優勢的性能。以TiAl合金為代表的金屬間化合物具有輕質高強、耐熱和高溫抗氧化等性能以成功證明了其在工程應用中的潛力。因此，發展陶瓷與TiAl合金結合技術具有廣闊的應用推廣前景。

目前傳統的陶瓷與TiAl合金的結合技術一般是將致密的陶瓷和TiAl合金進行連接，采用的技術通常包括瞬時液相連接，擴散連接和活性金屬釬焊等。在這些方法中，活性金屬釬焊由于其便利性，相對較低的連接溫度和優異的粘結性能而成為最常見的金屬陶瓷和金屬焊接工藝，普遍采用的活性釬料為Ag-Cu合金。但由于TiAl合金也存在本征脆性，復雜形狀加工困難，將TiAl制造成形后再進行連接技術上也存在很大困難。

為此，開發一種一體化成形和連接技術來制備TiAl合金陶瓷焊接制件具有很高的應用價值。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種TiAl合金陶瓷焊接制件及其一體成形制備方法，該制備方法將TiAl粉末的燒結過程與和陶瓷連接過程進行一體化集成，通過添加活化燒結助劑在燒結時產生相當量的瞬時液相，促進TiAl粉末燒結的同時流入連接結合面實現有效的連接，整個制備過程無需TiAl合金的制造加工，實現更加簡便的異種材料連接方法，實現了短流程高可靠性的TiAl和陶瓷異種材料連接構件的制造，以解決現有技術中TiAl合金陶瓷焊接制件的制備需進行TiAl合金的制造加工，流程繁瑣且難度大的技術問題。

為了實現上述目的，根據本發明的第一方面，提供了一種TiAl合金陶瓷焊接制件的一體成形制備方法。

該TiAl合金陶瓷焊接制件及其一體成形制備方法包括以下步驟：

制備粉末壓坯：選取原料粉末，并利用近終成形技術制得粉末壓坯；所述原料粉末采用TiAl合金粉末、燒結活化助劑和粘結劑混合得到；

燒結連接：將陶瓷件和所述粉末壓坯進行燒結處理，得到連接件樣品；

熱等靜壓；將所述連接件樣品進行熱等靜壓處理，得到成品。

進一步的，所述燒結活化助劑為Co粉和Sn粉的混合粉末；所述Co粉和Sn粉的質量比為6～9：4～1。

進一步的，所述Co粉在所述Co粉、Sn粉和TiAl合金粉末的所有金屬元素中的摩爾比為0.5～5％；

所述Sn粉在所述Co粉、Sn粉和TiAl合金粉末的所有金屬元素中的摩爾比為0.5～5％。

在本發明中，Co粉和Sn粉在Co粉、Sn粉和TiAl合金粉末所有金屬元素的總摩爾量中的占比分別為0.5～5％，該添加比例能夠確保TiAl合金粉末的充分燒結，接近全致密，同時確保有過量的液相滲出流入連接處實現焊接。

優選地，所述Co粉的粒度≤75μm，所述Sn粉的粒度≤48μm。