CN101519274B - 一种TiAl基合金高温防氧化涂层及方法 - Google Patents
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Abstract
一种TiAl基合金高温防氧化涂层,由下述组分组成:SiO2、Na2O、CaO;实施TiAl基合金高温防氧化涂层的方法是:首先,按组分比例取TiAl基合金高温防氧化涂层各组分,加热至1500℃左右保温后冷却,得防氧化涂层原料,将所得防氧化涂层原料加热到粘流态,涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中,即可对TiAl基合金在1300℃以下条件下进行的高温热加工实施防氧化保护。本发明组分配比合理、生产工艺简单、操作使用方便、成本低、可有效防止TiAl基合金高氧化、不影响TiAl基合金高温变形能力、涂层与基体在常温下分离方便,有效的克服了现有技术使TiAl基合金变形不均匀、容易出现裂纹的缺陷及变形后包套与合金分离比较困难弊端,适于工业化应用,可替代现有TiAl基合金高温防氧化工艺。
Description
技术领域
本发明公开了一种TiAl基合金高温防氧化涂层及方法。
背景技术
TiAl基合金具有高的比强度、比刚度和低密度,以及良好的高温抗氧化、抗蠕变性能,是一种非常有潜力的轻质高温结构材料,在航空航天、汽车制造等工业领域有着广阔的应用前景,然而,850℃以上合金抗氧化性能明显下降,而TiAl基合金的热加工及热处理均在900~1300℃之间,因此,防止TiAl基合金在高温处理时的氧化行为,对合金的开发与应用具有重要的意义。目前,国内外有很多学者研究了TiAl基合金高温变形及热处理时防氧化的方法,主要通过使用特殊包套来实现,但是,使用包套工艺流程比较复杂,加工包套以及抽真空的成本较高,并且在加工过程中,由于包套的变形与TiAl基合金变形的不一致性,造成TiAl基合金变形不均匀和容易出现裂纹缺陷,同时,变形后包套与合金的分离比较困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、生产工艺简单、操作使用方便、成本低、可有效防止TiAl基合金高温氧化、不影响TiAl基合金高温变形能力、涂层与基体在常温下分离方便的TiAl基合金高温防氧化涂层及方法。
本发明---一种TiAl基合金高温防氧化涂层,由下述组分组成(质量百分比):
SiO2 50%-80%,
Na2O 1%-30%,
CaO 1%-30%。
本发明---一种实施TiAl基合金高温防氧化涂层的方法,包括以下步骤:
(1)取TiAl基合金高温防氧化涂层各组分,按比例混合均匀,加热至1400~1600℃保温1~5小时,随炉冷却,得防氧化涂层原料,待用。
(2)将步骤(1)所得防氧化涂层原料加热到1000℃~1300℃的粘流态,然后,将粘流态的防氧化涂层原料涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中,即可对TiAl基合金在1300℃以下条件下进行的高温热处理、锻造和轧制实施有效的防氧化保护。
通过上述方法制备的防氧化涂层可在1300℃以下条件下对TiAl基合金进行有效的防氧化保护。将粘流态的防氧化涂层原料涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中,防氧化涂层可以将TiAl基合金和空气有效的隔离开,可以有效防止TiAl基合金在高温热处理和变形条件下被氧化。
本发明的优点主要有:
(1)比传统的TiAl基合金高温防氧化方法容易实行,实施工艺简单,技术难度低,工艺实施成本低。
(2)所采用的原料成本低廉,可重复利用,经济效益高。
(3)粘流态的防氧化涂层和TiAl基合金结合性能良好,高温不易脱落,不仅能保护静态不变形的TiAl基合金,还能保护动态热变形的TiAl基合金。
(4)防氧化涂层在高温下不会腐蚀TiAl基合金,对其没有破坏和污染。
(5)TiAl基合金高温处理之后,在冷却的过程中,由于防氧化涂层和TiAl基合金膨胀系数的差异,防氧化涂层会自动脱落,去除防氧化涂层容易。
综上所述,本发明组分配比合理、生产工艺简单、操作使用方便、成本低、可有效防止TiAl基合金高氧化、不影响TiAl基合金高温变形能力、涂层与基体在常温下分离方便,有效的克服了现有技术使TiAl基合金变形不均匀、容易出现裂纹的缺陷及变形后包套与合金分离比较困难弊端,适于工业化应用,可替代现有TiAl基合金高温防氧化工艺。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
将SiO2 80%,Na2O 19%,CaO 1%(质量百分比)混合均匀,在1400℃保温2h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在边长为10mm正方体的TiAl基合金表面,将有玻璃保护的块状TiAl基合金在1200℃保温30min,空冷至室温,去除玻璃涂层,TiAl基合金表面完后,未被氧化。
实施例2
将SiO2 80%,Na2O 1%,CaO 19%(质量百分比)混合均匀,在1400℃保温2h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在边长为10mm正方体的TiAl基合金表面,将有玻璃保护的块状TiAl基合金在1250℃保温30min,空冷至室温,去除玻璃涂层,TiAl基合金表面完后,未被氧化。
实施例3
将SiO2 65%,Na2O 15%,CaO 20%(质量百分比)混合均匀,在1400℃保温1.5h烧制成玻璃。将30mm×25mm×8mm的长方体TiAl基合金浸泡在1200℃粘流态的玻璃中,保温30min后进行轧制,轧制一道次变形量为8%,之后空冷至室温,TiAl基合金表面并未发生明显的氧化现象。
实施例4
将SiO2 50%,Na2O 20%,CaO 30%(质量百分比)混合均匀,在1400℃保温1.5h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在直径为Ф50mm、高为80mm的圆柱表面,将有玻璃保护的圆柱状TiAl基合金在1200℃锻造,压下50%,空冷至室温,去除玻璃涂层,TiAl基合金表面完后,未被氧化。
实施例5
将SiO2 50%,Na2O 30%,CaO 20%(质量百分比)混合均匀,在1400℃保温1.5h烧制成玻璃。在1200℃时将玻璃涂抹在直径为Ф50mm、高为80mm的圆柱表面,将有玻璃保护的圆柱状TiAl基合金在1200℃锻造,压下60%,空冷至室温,去除玻璃涂层,TiAl基合金表面完后,未被氧化。
Claims (2)
1.一种TiAl基合金高温防氧化涂层,由下述组分组成(质量百分比):
SiO2 68%,
Na2O 16%,
CaO 16%。
2.一种实施如权利要求1所述TiAl基合金高温防氧化涂层的方法,包括以下步骤:
(1)取TiAl基合金高温防氧化涂层各组分,按比例混合均匀,加热至1400~1600℃保温1~5小时,随炉冷却,得防氧化涂层原料,待用;
(2)将步骤(1)所得防氧化涂层原料加热到1000℃~1300℃的粘流态,然后,将粘流态的防氧化涂层原料涂敷在TiAl基合金表面或将TiAl基合金完全浸泡在粘流态的涂层原料中,即可对TiAl基合金在1300℃以下条件下进行的高温热处理、锻造和轧制实施有效的防氧化保护。
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