[發明專利]一種TiAl系層狀復合板材制備方法

有效

• 申請號: 202210424299.8
• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114700697B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 唐斌;朱雷;衛貝貝;陳彪;李金山
• 申請（專利權）人: 重慶三航新材料技術研究院有限公司;西北工業大學重慶科創中心
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/02;C22F1/02;C22F1/18;C21D9/00;C22C14/00;B32B15/01;B32B15/20;B32B37/06;B23K103/16
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 彭博

1.一種TiAl系層狀復合板材制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、備料，制備高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板；

S2、表面處理，將得到的高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板待連接表面采用磨床進行精細打磨，打磨后對待連接表面進行拋光處理，隨后將其浸入無水乙醇中超聲波清洗，清洗后備用；

S3、真空擴散連接，將處理后的高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板交替裝配組合后放入預先準備的石墨模具中，并放置真空擴散焊機爐腔內，關閉真空擴散焊機機門，進行抽真空操作，完成高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板層狀復合材料的預制備；其中，進行抽真空操作具體為當真空擴散焊機爐腔真空度抽至5×10^-3Pa以下時，以10℃/min的升溫速率使爐溫梯度升至930℃~950℃，通過真空擴散焊機的石墨壓頭對高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板交替裝配料施加5MPa~10MPa的軸向壓力，施加軸向壓力要與高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板交替裝配料連接平面保持垂直，交替裝配料的頂層和底層均是高溫TiAl合金薄板，保持90min~180min，保溫結束后卸載壓力讓高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板隨真空擴散焊機爐腔卻至室溫，即完成了高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板層狀復合材料的預制備；

S4、包套組件制備，包套組件包括上包套蓋和下包套蓋以及中間的包套環，上包套蓋和下包套蓋是尺寸和厚度相同的不銹鋼板，包套環位于上包套蓋和下包套蓋的中心，將包套環焊接到到下包套蓋上，形成包套組合體，并對上包套蓋的內表面和下包套蓋的內表面以及包套環的內表面分別涂抹止焊劑；

S5、裝配，將5mm厚的耐火棉鋪展到涂抹有止焊劑的包套組件表面，將S3中制備的層狀復合材料裝入制作好的包套組合體中，并將上包套蓋焊接到包套組合體上，上包套蓋與包套組合體同軸，裝配時層狀復合材料的連接平面與上包套蓋平行，完成試樣的包套；

S6、高溫軋制，將S5中包套好的試樣裝入箱式爐中，隨爐勻速5℃/min升溫至1200℃，保溫10min~15min，將坯料從箱式爐中轉移到雙輥軋機上，進行高溫軋制變形，軋制速度為5m/min，道次間下壓量控制在5%~10%，第一道次完成后將坯料轉移到箱式爐中進行隨爐保溫，保溫溫度也為1200℃，保溫時間為10min~15min，然后再次重復軋制過程，直至獲得所需層狀復合板材的厚度即可；

S7、后處理，多道次高溫軋制完成后，通過機械加工去除包套，并對層狀復合板材的表面進行打磨、清洗；

S8、熱處理，將打磨、清洗好的層狀復合板材在真空箱式爐或氬氣保護的氣氛爐中進行熱處理；

S9、終處理，熱處理后，根據設計要求進行機械加工，獲得設計尺寸的層狀復合板材，完成TiAl系層狀復合板材的制備。

2.根據權利要求1所述的一種TiAl系層狀復合板材制備方法，其特征在于，在S1中，高溫TiAl合金為Ti-43Al-4Nb-1Mo-0.1B合金，高溫Ti₂AlNb合金為Ti-22Al-25Nb合金，高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板的厚度分別為1mm~3mm，且高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板的厚度相同，且高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板均從鍛造態的坯料上采用線切割加工得到。

3.根據權利要求1所述的一種TiAl系層狀復合板材制備方法，其特征在于，在S2中拋光處理是采用1.5#金剛石拋光膏對高溫TiAl合金薄板和Ti₂AlNb合金薄板待連接表面進行拋光處理，再將高溫TiAl合金薄板和Ti₂AlNb合金薄板浸入無水乙醇中超聲波清洗10min~15min，最后把高溫TiAl合金薄板和Ti₂AlNb合金薄板試樣置于無水乙醇中保存，以待擴散連接。