一種TiAl基合金的制備方法
【專利摘要】一種TiAl基合金的制備方法，其特征在于制備方法步驟如下：①將300目的TiAl3粉與500目的Ti粉按質(zhì)量比1:2~1:5混合均勻；②在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5×10-2Pa下封入低碳鋼套；③以50℃/min的升溫速度，將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1050~1250℃，保溫30~60min后，放入模具中擠壓成形。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低，解決了預(yù)合金法成本昂貴的問(wèn)題，同時(shí)避免了Ti、Al元素粉末法制備TiAl合金時(shí)產(chǎn)生的體積膨脹現(xiàn)象，可獲得高致密度、組織均勻細(xì)小的TiAl基合金。
【專利說(shuō)明】一種TiAI基合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫結(jié)構(gòu)材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種TiAl基合金的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]TiAl基合金具有高溫結(jié)構(gòu)材料所必備的一系列特征，引起了廣大科研人員的重視，各國(guó)也投入了大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行研究，并取得了一些成果。TiAl基合金具有密度輕、抗高溫、耐氧化等突出優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域中展現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景，成為先進(jìn)軍用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)及低壓渦輪葉片的首選材料。
[0003]熔模精密鑄造是目前應(yīng)用最廣泛的TiAl基合金成形技術(shù)，可以一次鑄成形狀復(fù)雜、薄壁的零件，并且鑄件具有高的尺寸精度和低的表面粗糙度。CN101457331A采用一次自耗加感應(yīng)懸浮熔模鑄造制得坯料，坯料經(jīng)包套-間歇擠壓后得到TiAl合金棒材。但鑄造時(shí)存在熔體的化學(xué)活潑性強(qiáng)、重力壓頭小、充型流動(dòng)性不高等問(wèn)題。
[0004]粉末冶金法以單質(zhì)或合金粉末為原料，采用常規(guī)塑性加工方法對(duì)粉末進(jìn)行固結(jié)成形，然后再經(jīng)燒結(jié)即可直接獲得所需形狀的TiAl基合金制件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)制件的近終成形，從而避免了對(duì)TiAl基合金的后續(xù)塑性加工或機(jī)械加工，而且得到的合金與鑄造法相比組織更均勻、細(xì)小。粉末冶金制備TiAl基合金工藝按原料粉末可分為元素粉末法和預(yù)合金粉末法。T1、Al元素粉末法制備TiAl基合金時(shí)，T1、Al元素之間的偏擴(kuò)散系數(shù)相差很大，生成Frenkel孔洞，在無(wú)壓燒結(jié)過(guò)程中生成TiAl3中間相導(dǎo)致坯料發(fā)生體積膨脹的現(xiàn)象。預(yù)合金粉末方法與元素粉末法相比成分均勻、氧及雜質(zhì)含量低、力學(xué)性能好，但原料粉末成本高。CN101240382A以Ti粉、Al粉和其它微量元素粉為原料，冷壓成形，經(jīng)120(Tl40(TC燒結(jié)后得到了高致密TiAl基合金。但Al與Ti擴(kuò)散系數(shù)不同，燒結(jié)過(guò)程中易產(chǎn)生體積膨脹，合金的成分均勻性和組織均勻性難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一`種致密度高，組織均勻細(xì)小，力學(xué)性能良好的TiAl基合金的制備方法。
[0006]本發(fā)明的TiAl基合金的制備方法步驟如下:
①將300目的TiAl3粉與500目的Ti粉按照質(zhì)量比1:2~1:5混合均勻；
②在SOOMPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X10_2Pa下封入低碳鋼套；
③以50°C/min的升溫速度，將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至105(Tl250°C，保溫3(T60min后，放入模具中擠壓成形。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用Ti與TiAl3為原料，避免了 T1、Al元素粉末法生成TiAl3中間相的反應(yīng)，因此不會(huì)發(fā)生體積膨脹現(xiàn)象。本發(fā)明解決了預(yù)合金法原料粉末成本昂貴的問(wèn)題，用較低的成本制備出致密度大于98%，抗壓強(qiáng)度在1717~2102MPa，平均晶粒尺寸在40 μ m以下的TiAl基合金。【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例一
將300目的TiAl3粉和500目的Ti粉按質(zhì)量比1:2配料，在混粉機(jī)上混合72小時(shí)得到混合均勻的粉料；將混合均勻的粉料在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X 10_2Pa下封入低碳鋼套；以50°C /min的升溫速度將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1050°C，保溫30min后，放入模具中擠壓成形，制得致密度98%，平均晶粒尺寸20 μ m,抗壓強(qiáng)度1800MPa的TiAl基合金。
[0009]實(shí)施例二
將300目的TiAl3粉和500目的Ti粉按質(zhì)量比1:3配料，在混粉機(jī)上混合72小時(shí)得到混合均勻的粉料；將混合均勻的粉料在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X 10_2Pa下封入低碳鋼套；以50°C /min的升溫速度將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1050°C，保溫30min后，放入模具中擠壓成形，制得致密度98%，平均晶粒尺寸20 μ m,抗壓強(qiáng)度1850MPa的TiAl基合金。
[0010]實(shí)施例三
將300目的TiAl3粉和500目的Ti粉按質(zhì)量比1:2配料，在混粉機(jī)上混合72小時(shí)得到混合均勻的粉料；將混合均勻的粉料在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X 10_2Pa下封入低碳鋼套；以50°C /min的升溫速度將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1150°C，保溫30min后，放入模具中擠壓成形，制得致密度99%，平均晶粒尺寸25 μ m,抗壓強(qiáng)度2102MPa的TiAl基合金。
[0011]實(shí)施例四
將300目的TiAl3粉和500目的 Ti粉按質(zhì)量比1:2配料，在混粉機(jī)上混合72小時(shí)得到混合均勻的粉料；將混合均勻的粉料在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X 10_2Pa下封入低碳鋼套；以50°C /min的升溫速度將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1200°C，保溫30min后，放入模具中擠壓成形，制得致密度98.5%，平均晶粒尺寸35 μ m,抗壓強(qiáng)度2010MPa的TiAl基合金。
[0012]實(shí)施例五
將300目的TiAl3粉和500目的Ti粉按質(zhì)量比1:5配料，在混粉機(jī)上混合72小時(shí)得到混合均勻的粉料；將混合均勻的粉料在800MPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X 10_2Pa下封入低碳鋼套；以50°C /min的升溫速度將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至1200°C，保溫60min后，放入模具中
擠壓成形，制得致密度98%，平均晶粒尺寸40 μ m,抗壓強(qiáng)度1717MPa的TiAl基合金。
【權(quán)利要求】
1.一種TiAl基合金的制備方法，其特征在于制備方法步驟如下: ①將300目的TiAl3粉與500目的Ti粉按質(zhì)量比1:2~1:5混合均勻； ②在SOOMPa壓力下，冷壓成坯后，在真空度5X10_2Pa下封入低碳鋼套； ③以50°C/min的升溫速度，將帶有低碳鋼套的冷壓坯料升溫至105(Tl250°C，保溫3(T60min后，放入模具中擠壓成形。、
【文檔編號(hào)】C22C1/04GK103572085SQ201310555751
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】李達(dá)人, 韓勝利, 崔利群, 蔡一湘 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院