[發明專利]一種Ti2

在審

• 申請號: 202211035047.2
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115475946A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 林凌;鄒朝江;吳永安;劉羽寅;盧正冠;徐磊;張園園;王攀智
• 申請（專利權）人: 貴州航宇科技發展股份有限公司
• 主分類號: B22F5/10
• 分類號: B22F5/10;B22F3/18;B22F3/24;C22F1/18;C09D1/00;C09D5/20
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 朱雪瓊

本發明公開了一種Ti₂AlNb粉末冶金環件的軋制成形及熱處理方法，包括以下步驟：先將Ti₂AlNb粉末冶金環坯涂刷高溫保溫涂料，然后裝入高溫加熱爐中加熱保溫處理，再采用環軋機進行軋制，然后進行固溶熱處理和時效熱處理，得到Ti₂AlNb粉末冶金環坯軋制成形環件。本申請將Ti₂AlNb粉末冶金制環坯直接進行軋制，避免用鍛造的方法開坯，并對加熱前的Ti₂AlNb粉末冶金環坯進行涂刷高溫保溫涂料，從而避免產生鍛造缺陷，延長軋制時間，保證軋制結束時的終鍛溫度≥850℃，軋制成形后的Ti₂AlNb粉末冶金環件再經過固溶+時效熱處理，節省生產周期。

技術領域

本發明屬于輕質高強鈦鋁金屬間化合物粉末合金的熱處理技術領域，尤其涉及一種Ti₂AlNb粉末冶金環件的軋制成形及熱處理方法。

背景技術

1988年Banerjee等發現了金屬間化合物合金Ti₂AlNb，它是以有序正交結構O相為基礎，以典型的正交結構(orthorhombicphase)為特征相，其Nb含量介于15％～27％(原子分數)，成分通常在Ti-(18-30)Al-(12.5-30)Nb范圍，并含有少量的Mo、V和Ta等合金元素。Ti₂AlNb合金是第二代Ti₃Al系金屬間化合物合金，是目前國內外研究的熱點，也是最有工程應用潛力的高溫結構材料之一。經過30年的研發，科研人員在Ti₂AlNb合金的成分設計、相結構和相關系、熱加工工藝、顯微組織與力學性能等方面取得了較大進展，Ti₂AlNb合金已開始進入工程化應用階段。由于長程有序的超點陣結構減弱了位錯運動和高溫擴散，因而該合金不僅具有較高的比強度、比剛度，還有高溫蠕變抗力、斷裂韌性高、抗氧化性好、熱膨脹系數低等特點，因此已經成為最具潛力的新型航空航天用輕質高溫結構材料。但由于Ti₂AlNb合金熱變形抗力大，有效加工窗口窄，合金力學性能對化學成分和顯微組織非常敏感，制約了其大規模的推廣應用。

Ti₂AlNb金屬間化合物合金是應用于先進航空發動機熱端零件的新一代結構材料，Ti₂AlNb金屬間化合物突破了傳統鈦合金的服役溫度上限(～600℃)，能夠滿足650℃～750℃使用溫度范圍內的力學性能要求，同時較TiAl、Ti₃Al系金屬間化合物合金具有更高的室溫塑性和更好的加工性能。Ti₂AlNb合金中Nb元素的質量比超過40％，熔煉過程控制難度大，鑄造Ti₂AlNb合金中極易產生成分的宏觀偏析、疏松等缺陷，這給Ti₂AlNb合金及產品的研制增添了巨大難度。目前，Ti₂AlNb合金的成型方法研究主要集中在鑄錠熱變形和粉末冶金兩類，國內外學者針對Ti₂AlNb合金的成分設計、組織演變、熱處理調控等做了大量研究工作，Ti₂AlNb合金接近實用化工程應用階段。但在需要同時滿足大尺寸和高性能條件的機匣類零件制備領域，傳統成型Ti₂AlNb合金及產品的方法均存在瓶頸，且Ti₂AlNb合金化程度高，在熔煉過程中易出現宏觀成分偏析，在凝固過程中易出現縮孔、疏松等鑄造缺陷，室溫塑性低且離散度大。但是，Ti₂AlNb粉末合金具有良好的變形潛力，因此粉末冶金制坯+熱機械變形可以大大縮短變形加工周期、提高工藝性能，是解決Ti₂AlNb大尺寸異形環件制備問題的潛在方法。