CN1632148A - 一种钛铝基合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钛铝合金的制备方法,包括原料的混合、压制成型、致密化处理,其特征在于:原料为Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉。本发明提供的钛铝合金的制备方法的优点是,可依据Ti粉或Ti合金粉与TiAl3粉的配比及调整TiAl3粉中的合金化元素,来制备不同成分的Ti3Al合金或TiAl合金;其另一优点是,可通过调节烧结温度来设计选定的合金的组织;保证制备的Ti3Al或TiAl基合金的组织和成分均匀性,合金具有稳定的重复性和理想的性能。
Description
技术领域:
本发明涉及Ti-Al系金属间化合物基合金的制备方法。
背景技术:
由Ti-Al两元合金相图可知,当Al含量达到约25at.%时,形成Ti3A相;而当Al含量约50at.%时,为TiAl相。Ti-Al系金属间化合物(Ti3Al和TiAl)基合金具有较低的密度、高的室温和高温比强度和模量,较好的蠕变性能和抗氧化性能,在650-900℃温区代替高温合金,是航空航天和汽车领域候选的新型轻质耐热结构材料,例如,航空发动机压气机叶片、汽车增压涡轮等。
铸锭冶金和粉末冶金是Ti-Al金属间化合物基合金的两种基本制备方法。采用这两种工艺,目前研制了多种Ti3Al和TiAl基合金。对于铸锭冶金工艺,由于Ti3Al和TiAl基合金的合金化元素含量高和热加工工艺窗口窄,如Ti3Al和TiAl合金中分别含约14wt.%和33wt.%的铝,合金的成分均匀性和组织均匀性难以保证,进而导致合金的重复性能差,影响了合金的实际应用。而粉末冶金工艺,制备预合金粉末的成本较高、粉末中易存在气孔等缺陷,合金粉末韧性低难以成型;用元素粉末方法,虽然粉末韧性好易于成型,但是在烧结过程中预压坯发生明显的体积膨胀,影响结构件的致密度,添加的合金元素(Nb、Cr等)与Al的熔点差距大,难以保证合金成分和组织的均匀性。U.S.Pat.No.4,909,983报道了用韧性好的粉末(元素或预合金粉末)混合,经加压成型和烧结扩散反应合成金属间化合物相的方法。对于Ti3Al和TiAl合金,由于铝或铝合金的熔点低,Al与Ti的熔点差距大,预压坯烧结困难;Al与Ti扩散系数不同,烧结过程中易产生体积膨胀。
发明内容:
本发明的目的是提供一种无气孔、致密的TiAl合金的制备方法。
本发明提供一种钛铝合金的制备方法,包括原料的混合、压制成型、致密化处理,其特征在于:原料为Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉。可以用真空感应炉熔铸TiAl3合金锭;在真空或气氛保护下制备TiAl3合金粉,进行真空或气氛封存;在真空或气氛条件下,将洁净的Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉混合均匀;压制成型;致密化处理。
即采用韧性的元素Ti粉或Ti合金粉与脆性的TiAl3基合金粉混合,经冷压成型及烧结致密化与均匀化处理,得到组织均匀细小的γ-TiAl基合金或Ti3Al基合金,解决Ti-Al系金属间化合物基合金的组织均匀性和难以加工成型的技术难题。
本发明提供的钛铝合金的制备方法中,所述的致密化处理可以是烧结,温度为1000℃~1400℃,烧结时间为3~5h,真空或还原气氛;烧结温度低于形成合金的固相线,合金的烧结温度高,烧结时间短,压坯收缩大、密度高;使预压坯达到致密化,在烧结过程中直接形成设计合金的相结构。
本发明提供的钛铝合金的制备方法中,所述的致密化处理也可以是压力烧结或等静压烧结。
本发明提供的钛铝合金的制备方法,是一种用粉末冶金工艺制备近净型Ti3Al和TiAl合金结构件的方法,即将按特定配比混合的Ti或Ti合金粉与TiAl3基合金粉封装于设计形状的模套中,可以经温度800~1000℃等静压处理和/或轧制达到构件的致密和扩散反应使组织均匀。
本发明提供的钛铝合金的制备方法中,所述的压制成型可以是冷模压、冷等静压、冷挤压和冷注射成型等,亦可以是在反应温度下的上述成型方法;压制成型Ti3Al和TiAl合金的是以韧性的Ti粉或Ti合金粉为粘结剂,实现硬而脆的Ti3Al和TiAl合金的粉末冶金方法,大幅度降低构件的成本。
本发明提供的钛铝合金的制备方法中,所述的原料为Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉,Ti或Ti合金粉可以用气体雾化和旋转电极等方法制备,亦可以用氢化法制备;氢化制粉成本较低、粉末无气孔等缺陷,由此避免粉末法合成的Ti3Al和TiAl合金中的气孔等缺陷,保证合金具有优异的性能,尤其是合金的超塑性。
本发明提供的钛铝合金的制备方法的优点在于:可依据Ti粉或Ti合金粉与TiAl3粉的配比及调整TiAl3粉中的合金化元素,来制备不同成分的Ti3Al合金或TiAl合金;其另一优点是,可通过调节烧结温度来设计选定的合金的组织,即等轴组织、双态组织或片层组织;这种方法可保证制备的Ti3Al或TiAl基合金的组织和成分均匀性,合金具有稳定的重复性和理想的性能。
附图说明:
图1是不同方法预制的Ti47Al坯及其经烧结后的宏观形貌,中:预制坯,左:TiAl3+Ti混合粉末法烧结后,右:Ti+Al粉末法烧结后;
图2是粉末法制备的Ti47Al2Cr2Nb合金的等轴组织;
图3是粉末法制备的Ti47Al2Cr2Nb合金的层片组织;
图4是用Ti合金粉与TiAl3基合金粉制备的Ti3Al基合金板材的组织。
具体实施方式:
实施例1
用真空感应炉熔铸TiAl3合金锭,在真空或气氛保护下制备TiAl3合金粉,进行真空或气氛封存。在真空或气氛条件下,将洁净的Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉混合均匀。
Ti47Al(at.%)合金制备:将89g Ti粉与100g TiAl3粉混合,冷模压得到φ18.2mm预制坯(见图1中),预制坯经温度1340℃时间4h的真空烧结,得到全层片组织的Ti47Al合金棒。烧结过程中预制坯发生明显的体积收缩,致密度达95%(见图1左);而在对比例中,同等条件下烧结的元素粉末法制备的预制坯其体积则膨胀约50%(见图1右)。
实施例2
选择成分为Al-23Ti-5.1Cr-9.2Nb的TiAl3基合金制备粉末。将100g上述TiAl3基合金粉末与92.5g Ti粉混合均匀,冷模压制备φ18.2mm预制坯,预制坯分别经温度1000℃时间4h和温度1300℃时间4h的真空烧结,即得到Ti47Al2Cr2Nb(at.%)合金棒。合金的组织由烧结条件决定,分别为温度1000℃时间4h烧结的等轴组织(见图2)和温度1300℃时间4h烧结的全片层组织(见图3)。
实施例3
将159g Ti-2Nb粉与50g Al-27Al-14.4Nb的TiAl3基合金粉混合均匀,填充入100mm×70mm×10mm内腔的钢套中,经脱气和密封,温度850℃压力100MPa等静压处理2h制备Ti-14Al-5Nb(Ti3Al基合金)合金板坯,板坯经900℃轧制得到厚度2mm的Ti3Al基合金板材。板材的轧制态组织见图4,可见韧性好的Ti合金粉末沿轧制方向拉长。
Claims (7)
1、一种TiAl合金的制备方法,包括原料的混合、压制成型、致密化处理,其特征在于:原料为Ti或Ti合金粉与TiAl3合金粉。
2、 按照权利要求1所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的致密化处理是烧结,温度为1000℃~1400℃,烧结时间为3~5h,真空或还原气氛。
3、按照权利要求2所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的烧结是压力烧结或等静压烧结。
4、按照权利要求1所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的致密化处理是轧制,温度为800~1000℃。
5、按照权利要求1所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的压制成型是模压、等静压、挤压或注射成型。
6、按照权利要求5所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的压制成型的温度为常温或反应温度。
7、按照权利要求1所述的TiAl合金的制备方法,其特征在于:所述的原料Ti或Ti合金粉采用气体雾化、旋转电极方法或氢化法制备。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103572085A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-02-12 | 广州有色金属研究院 | 一种TiAl基合金的制备方法 |
CN105695910A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-06-22 | 中南大学 | 一种TiAl基合金板材超塑性成形方法 |
CN107002178A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 赛峰飞机发动机公司 | 由铝和钛的合金制作三维部件的方法 |
CN107130139A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 北京科技大学 | 一种添加Sn强化烧结粉末冶金TiAl基合金的方法 |
CN107287459A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-10-24 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种细晶钛铝粉末成型方法 |
CN107666976A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-02-06 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于通过烧结粉末制造钛铝物部件的组合物、以及使用该组合物的制造方法 |
CN111421139A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-17 | 丽水学院 | 一种小型钛铝基合金发动机叶片金属成型工艺及其加工设备 |
CN112410595A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 南京智融纳米新材料科技有限公司 | 一种高强耐热Ti3Al基合金的微波烧结制备方法 |
CN113234960A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 陕西工业职业技术学院 | 一种合金的制备方法 |
-
2003
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103572085A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-02-12 | 广州有色金属研究院 | 一种TiAl基合金的制备方法 |
CN107002178A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 赛峰飞机发动机公司 | 由铝和钛的合金制作三维部件的方法 |
CN107002178B (zh) * | 2014-11-25 | 2019-11-01 | 赛峰飞机发动机公司 | 由铝和钛的合金制作三维部件的方法 |
CN107666976A (zh) * | 2015-05-21 | 2018-02-06 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于通过烧结粉末制造钛铝物部件的组合物、以及使用该组合物的制造方法 |
CN107666976B (zh) * | 2015-05-21 | 2019-12-03 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于通过烧结粉末制造钛铝物部件的组合物、以及使用该组合物的制造方法 |
CN105695910A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-06-22 | 中南大学 | 一种TiAl基合金板材超塑性成形方法 |
CN107287459A (zh) * | 2017-05-23 | 2017-10-24 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种细晶钛铝粉末成型方法 |
CN107130139A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 北京科技大学 | 一种添加Sn强化烧结粉末冶金TiAl基合金的方法 |
CN107130139B (zh) * | 2017-06-15 | 2018-09-18 | 北京科技大学 | 一种添加Sn强化烧结粉末冶金TiAl基合金的方法 |
CN112410595A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 南京智融纳米新材料科技有限公司 | 一种高强耐热Ti3Al基合金的微波烧结制备方法 |
CN111421139A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-17 | 丽水学院 | 一种小型钛铝基合金发动机叶片金属成型工艺及其加工设备 |
CN113234960A (zh) * | 2021-05-08 | 2021-08-10 | 陕西工业职业技术学院 | 一种合金的制备方法 |
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