[发明专利]一种TiAl合金棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金棒材的制备方法。

背景技术

TiAl合金是新一代轻质耐高温结构材料，具有熔点高、密度低、高温强度高、阻燃能力好和抗氧化的优点而广泛应用于航空航天及汽车领域。现有的TiAl合金棒材的制备方法主要有两种，一是采用铸造冶金技术，先将原料经铸造后切削得到坯料，然后将坯料在温度为1250℃～1400℃的条件下挤压成TiAl合金棒材，铸造所得到的脆性TiAl基合金铸锭的热挤压变形温度高，挤压极为困难；二是采用粉末冶金技术，先将原料粉末压制成型，然后用静压或烧结进行致密化处理，这种方法首先要对原料进行球磨，在球磨过程中Ti、Al元素易发生氧化，而且极易引入杂质，成品的致密度为85％～90％，使TiAl合金的性能降低。

发明内容

本发明是为了解决现有的铸造冶金法制备TiAl合金棒材的热挤压困难、粉末冶金法制备的TiAl合金棒材易引入杂质、致密度低的问题，提供一种TiAl合金棒材的制备方法。

本发明的一种TiAl合金棒材的制备方法，按以下步骤进行：一、将质量纯度≥99.5％的球形钛粉加入到钢模具中，冷压成孔隙率为45％～55％的块体，然后将块体放入到真空烧结炉中，将真空烧结炉的真空度抽至0.005Pa～0.01Pa后，升温至900℃～1200℃并保持1h～3h，得到多孔钛预制体；二、先将多孔钛预制体置于钢模具中，再按经步骤一得到的多孔钛预制体中的钛与铝硅合金中的铝的摩尔比为1∶1称取铝硅合金，并将铝硅合金置于钢模具内的多孔钛预制体之上，组成热压件；三、将经步骤二组成的热压件放入真空热压烧结炉中，先将真空热压烧结炉抽真空至0.001Pa～0.01Pa后，升温至590℃～640℃并保持30min～120min，再在真空度为0.001Pa～0.01Pa、温度为590℃～640℃、压力为5MPa～30MPa的条件下真空热压烧结10min～30min，最后保持真空度和压力不变，冷却至室温，得到Ti-Al双金属复合体；四、将经步骤三得到的Ti-Al双金属复合体先在温度为300℃～500℃的条件下保持30min～60min后，接着按9～36∶1的挤压比将Ti-Al双金属复合体挤压成Ti-Al双金属复合棒；五、将经步骤四得到的Ti-Al双金属复合棒放入电阻炉中，先升温至640℃～700℃并保持1h～4h，再继续升温至1100℃～1400℃并保持3h～7h，然后冷却至室温，得到TiAl合金棒材。

所述的球形钛粉的粒径为100μm～150μm。

所述的铝硅合金为Al-8％Si、Al-12％Si、Al-15％Si或Al-20％Si。

本发明通过真空压力浸渗法制备出塑性良好的钛铝双金属复合体，在300℃～500℃温度下，很容易将其热挤压成棒材，然后再热压反应烧结转化为TiAl合金棒材，避免直接对脆性TiAl合金铸锭的热挤压，解决了铸造冶金法制备TiAl合金棒材的热挤压困难的问题，而且热挤压在低温下进行，挤压容易，降低了能量损耗和制备成本；采用真空压力浸渗法制备TiAl合金棒材，该过程不需要球磨混粉，可以避免了Ti、Al发生氧化和杂质的引入，并且真空压力熔渗方法得到的TiAl合金棒材组织细小、均匀、致密，其致密度为97％～99％，抗拉强度为730MPa～780MPa，用铸造冶金法或粉末冶金工艺制备的TiAl合金的抗拉强度一般为450MPa～800MPa，比较可知，本发明得到的TiAl合金棒材的强度达到现有技术水平。

附图说明

图1是具体实施方式二十二经步骤三制备的钛铝双金属复合体的电子扫描电镜图；图2是具体实施方式二十二制备的TiAl合金棒材的电子扫描电镜图。

具体实施方式