[发明专利]利用TiAl基合金包套结构进行轧制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiAl基合金包套结构及利用其进行轧制的方法。

背景技术

TiAl基合金板材的制备是其实用化研究中最为重要的课题之一。其板材既可以直接用作结构材料，也可用于超塑性成型零件的预成形材料。TiAl基合金板材应用的一个潜在领域是高速民用运输机上的薄板或者栅格结构；另一个是未来可重复发射的运载飞行器(RLV)的蒙皮结构。RLV在返回地球的时候，其表面温度可达850℃，并且承受冲击载荷。TiAl基合金薄板的应用可使RLV的外壳重量更轻、刚性更强、更加耐用，TiAl基合金板材在航空航天等领域有着广阔的应用前景。由于TiAl基合金的本质脆性，要求热加工过程中温度和变形都必须达到较高的均匀性，否则容易开裂。为了提高TiAl基合金轧制过程中的温度和变形均匀性，本发明设计了一种新的包套结构并改进了TiAl基包套轧制工艺，以便获得表面质量良好，组织均匀的TiAl基合金板材。

发明内容

本发明是要解决现有TiAl基合金热轧技术难以保证坯料在轧制过程中的温度和变形均匀性，容易发生开裂现象，轧制成功率较低的问题，而提供一种TiAl基合金包套结构及利用其进行轧制的方法。

本发明一种TiAl基合金包套结构由上包套和下包套组成；所述上包套由盖板、粉末状多晶莫来石棉、包套夹层和钼板组成；所述包套夹层的上部设置有斜度凹槽，所述包套夹层的下部设置有直角凹槽，所述盖板通过氩弧焊连接在斜度凹槽内，所述盖板的厚度小于斜度凹槽的高度，所述盖板和斜度凹槽的底部之间填充有粉末状多晶莫来石棉；所述直角凹槽的底部设置有钼板；所述上包套和下包套结构相同，所述上包套和下包套对称设置，所述上包套设置有直角凹槽的一侧与所述下包套设置有直角凹槽的一侧通过氩弧焊连接。

利用TiAl基合金包套结构进行轧制的方法具体是按以下步骤进行：

一、将TiAl基合金板坯放入上包套和下包套之间的直角凹槽内，然后采用氩弧焊将上包套和下包套焊合，然后在TiAl基合金包套结构的外表面涂覆一层高温玻璃抗氧化剂，得到待轧制工件；待高温加热炉的温度从室温升温至初始轧制温度后，将待轧制工件放入高温加热炉中保温2h，得到保温后的工件；

二、将保温后的工件从高温加热炉中取出并在10s内转移至轧机，然后在保温后的工件表面包裹一层5～10mm厚的多晶石棉，然后进行第一道次轧制，道次变形量为10％～15％；第一道次轧制完成后，再转移至加热炉中进行退火处理，退火时间为10min～15min；退火处理后再次包裹一层5～10mm厚的多晶石棉，然后进行第二道次轧制，道次变形量为10％～15％；第二道次轧制完成后，再转移至加热炉中进行退火处理，退火时间为10min～15min；随炉冷却，得到轧制后工件；所述轧制后工件厚度方向总变形量为60～70％。

本发明的有益效果是：

本发明的TiAl基合金包套结构同时起到了两个作用，首先保证TiAl基合金坯料温度均匀性和变形均匀性，粉末状多晶莫来石棉有效减少了TiAl基合金坯料在轧制过程中的温度散失，使变形过程中坯料温度更加均匀。高纯钼板的塑性变形能力和强度都高于TiAl基合金，而高塑性的321不锈钢的强度低于TiAl基合金。如果不锈钢与合金直接接触，那么一旦合金表面出现裂纹，不锈钢会嵌入到合金中，从而加速合金裂纹的扩展，而高纯钼板则不会出现这种情况。因此，高纯钼板可提高TiAl基合金在轧制过程中的变形均匀性。轧制过程的应变速率为0.04～0.05s^-1，也可提高合金的变形均匀性。由于轧制速度较慢，工件如果与轧辊直接接触，则工件的热量会迅速散失。因此，每道次轧制变形前，工件表面都要包裹一层5～10mm厚的多晶石棉，可有效减少工件的热量散失。通过本发明，可获得表面质量良好，无裂纹，组织均匀的TiAl基合金板材，其平均晶粒尺寸14μm左右。

附图说明

图1为TiAl基合金包套结构的结构示意图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。