CN101811137A

CN101811137A - 一种TiAl基合金轧制板材的制备方法

Info

Publication number: CN101811137A
Application number: CN 201010144977
Authority: CN
Inventors: 刘咏; 邱从章; 李慧中; 张伟; 王辉; 李洲
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-08-25

Abstract

一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，以粉末冶金或铸锭冶金制TiAl基合金为坯料，采用低应变速率隔氧包套热轧制的方法制备出TiAl基合金板材。本发明对TiAl基合金的粉末冶金坯料、铸锭冶金坯料、锻造坯料均适用，应用范围广；工艺简单，设备简易，可推广性强；制备出的TiAl基合金板材变形程度高、表面质量完好、无开裂现象、变形组织均匀，且轧制工艺流程稳定，适用于工业化生产。

Description

一种TiAl基合金轧制板材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高温结构金属间化合物轧制板材的制备方法，特别是指一种TiAl基合金轧制板材的制备方法；属于高温塑性加工技术领域。

背景技术

针对TiAl基合金的性能特点TiAl基合金至少在以下三方面具有广阔的应用前景：(1)TiAl基合金高的弹性模量使它适于制备航空发动机要求低间隙的结构件：优于传统结构材料50％的比模量可将声学原因造成的震动移向较高的频率，适于制作发动机叶片和喷管中的相关部件；(2)低的密度和在600～900℃具有较好的抗蠕变性能，TiAl基合金可以代替高温合金，制备相应的结构件；(3)TiAl基合金具有优异的阻燃性能(接近高温合金)，可以替代比重大和昂贵的阻燃钛合金。但TiAl基合金的室温塑性和工艺塑性低，给其加工和成型带来了极大难度，制约了TiAl基合金在结构材料中广泛应用。国内外研究者先后对TiAl基合金的板材制备技术进行研究，在TiAl基合金的变形与控制技术上有所进展，但由于加工过程的热损耗、高温氧化以及本质脆性使得TiAl基合金轧制过程不易有效控制，导致轧件容易开裂并破坏；日本、美、德等国采用等温轧制方法，成功轧制出品质高的TiAl基合金板材，但其工艺要求的等温轧制设备条件苛刻，设备复杂，成本较高，限制了TiAl基合金的轧制板材的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺方法简单，操作方便，经济适用，制备出的TiAl基合金轧制板材品质优良、无开裂现象的TiAl基合金轧制板材的制备方法。

本发明一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，包括下述步骤：

第一步：取组织形态为α₂+γ双态的TiAl基合金方坯料，将所述方坯料密封真空包套在钛合金制成的包套盒中，其中，所述TiAl基合金方坯料中铝的原子百分比为45～49％，致密度为85％以上；

第二步：将包套坯料加热至1240～1300℃，保温25～45min；

第三步：将第二步加热后的包套坯料进行多道次轧制，每道次轧制的应变速率不高于0.85s-1，每道次间轧制样品回炉保温4～10min，多道次累积变形量为16％～80％；

第四步：将第三步所得轧制件迅速放于880±20℃的炉中保温2小时后空冷，机加工去除包套，即得到TiAl基合金轧制板材。

本发明第一步中，所述方坯料的制备选自粉末冶金、铸锭冶金或锻造方法中的一种，所述方坯料表面粗糙度小于3.2。

本发明第一步中，所述钛合金制成的包套盒由厚度为1～4mm的钛板制得，所述包套盒表面进行防氧化处理。

本发明第二步中，所述加热采用硅钼棒电阻炉。

本发明由于采用上述工艺方法，利用α₂+γ双态合金的变形特性，采用先进的低应变速率隔氧包套热轧制技术，为TiAl坯料营造在变形温度区近等温、低速率、无氧化的变形环境，有利于晶界滑动和双态组织协调变形，预防了因降温引起的脆化转变以及氧化加剧开裂的现象发生，可制备出品质优良、无开裂现象的TiAl基合金板材。本发明适用于粉末冶金、铸锭冶金或锻造的方法制备出来TiAl基合金坯料；隔氧包套可以有效避免包套内残余氧化气氛和轧制过程的高温氧化形为，并减缓了轧制过程轧坯的温降；采用的轧制设备为普通热轧机，使用温度不高于600℃。采用该低应变速率隔氧包套热轧制技术制备出的TiAl基合金板材变形程度高、表面质量完好、变形组织均匀、轧制工艺流程稳定，且轧件不易开裂。

综上所述，本发明工艺方法简单，操作方便，经济适用，制备出的TiAl基合金轧制板材品质优良、无开裂现象，适用于工业化生产，拓宽了TiAl基合金在高温结构材料中的应用，并为其它难变形金属或金属间化合物的防热氧化变形行为提供了技术参考。

附图说明

附图1为本发明实施例1轧制的样品宏观图。

附图2为本发明实施例4轧制的样品宏观图。

附图3为本发明实施例3轧制的样品的显微组织。

具体实施方式

本发明的具体实施方式，下面结合实施例详细说明。

实施例1：

采用铸锭冶金方法制出Ti-47Al-2Nb-2Cr-(W、C)(at％)合金坯料，致密度为100％，经切削加工制成方坯，隔氧包套包覆，其中包套材料为1mm厚的钛板；然后1240℃×25min预热，并进行低应变速率轧制，每道次的应变速率不高于0.6s^-1，每道次间轧制样品回炉保温6min，共轧制6道次后回炉880℃保温2小时空冷，并去除包套，制得总变形量为68％、且无开裂现象的TiAl基合金板材，其轧制后的样品宏观图如图1所示。

实施例2：采用粉末冶金方法制出Ti-48Al-2Nb-2Cr-(W、C)(at％)合金坯料，致密度为85％，经切削加工制成方坯，隔氧包套包覆，其中包套材料为4mm厚的钛板。然后1280℃×45min预热，并进行低应变速率轧制，每道次的应变速率为0.85s-1，每道次间轧制样品回炉保温4min，共轧制2道次后回炉860℃保温2小时空冷，并去除包套，制得总变形量为16％、且无开裂现象的TiAl基合金板材。

实施例3：采用粉末冶金方法制得Ti-46Al-2Nb-2Cr-(W、C)(at％)合金并经包套锻造制作出坯料，致密度为98％，经切削加工制成方坯，并进行隔氧包套包覆，其中包套材料为2mm厚的钛板。然后1270℃×30min预热，并进行低应变速率轧制，每道次的应变速率不高于0.4s^-1，每道次间轧制样品回炉保温4min，共轧制8道次后回炉860℃保温2小时空冷，并去除包套，制得总变形量为78％、且无开裂现象的TiAl基合金板材，其显微组织如图3所示。

实施例4：采用粉末冶金方法制得Ti-46Al-2Nb-2Cr-(W、C)(at％)合金并经包套锻造制作出坯料，致密度为98％，经切削加工制成方坯，并进行隔氧包套包覆，其中包套材料为2厚的钛板；然后1270℃×30min预热，并进行低应变速率轧制，每道次的应变速率为1s-1，共轧制1道次，其轧制后的样品宏观图如图2所示，出现开裂现象。

Claims

1.一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，包括下述步骤：

第二步：将包套坯料加热至1240～1300℃，保温25～45min；

第三步：将第二步加热后的包套坯料进行多道次轧制，每道次轧制的应变速率不高于0.85s^-1，每道次间轧制样品回炉保温4～10min，多道次累积变形量为16％～80％；

2.根据权利要求1所述的一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，其特征在于：所述方坯料的制备选自粉末冶金、铸锭冶金或锻造方法中的一种，所述方坯料表面粗糙度小于3.2。

3.根据权利要求2所述的一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，其特征在于：所述钛合金制成的包套盒由厚度为1～4mm的钛板制得，所述包套盒表面进行防氧化处理。

4.根据权利要求3所述的一种TiAl基合金轧制板材的制备方法，其特征在于：所述加热采用硅钼棒电阻炉。