[发明专利]细晶Ti-48Al-2Cr-8Nb钛铝合金的放电等离子烧结制备方法

说明书

本发明公开了一种细晶Ti‑48Al‑2Cr‑8Nb钛铝合金的放电等离子烧结制备方法。其步骤为：筛取粒径100‑150目的气雾化Ti‑48Al‑2Cr‑8Nb预合金粉末；将过筛的粉料直接倒入模具中，进行预压；将预压好的TiAl合金素坯进行两次放电等离子烧结，获得细晶近γ相结构的Ti‑48Al‑2Cr‑8Nb钛铝合金。本发明通过采用两次放电等离子烧结细化近γ相结构（NG）TiAl合金晶粒尺寸，并提高其力学性能，对比一次烧结，二次烧结后平均晶粒尺寸减少降低49.5%，室温压缩强度提升了11%，应变率提升了6%。

技术领域

本发明属于放电等离子烧结材料技术领域，涉及一种细晶Ti-48Al-2Cr-8Nb钛铝合金的等离子烧结制备方法。

背景技术

TiAl合金因其具有较低的密度、良好的高温强度和抗蠕变以及抗氧化性，成为目前代替镍基高温合金制造航空发动机热端零部件的理想材料。然而，钛铝合金的室温塑性较低，严重的限制了其实际应用。目前提高TiAl合金塑性的方法主要有细化晶粒尺寸、控制显微组织结构和实现合金化等。

传统制备TiAl合金的方法有铸锭冶金（IM）和粉末冶金(PM)法。对比于铸锭冶金工艺的宏观偏析、晶粒粗大和疏松等缺点，粉末冶金法可以制备出相分布均匀且晶粒尺寸较小的TiAl合金。但是，粉末冶金工艺的模具费用要高出铸造模具，在一定程度上增加了制造的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过放电等离子多次烧结制备细晶近γ相结构（NG）钛铝合金的方法。该方法采用气雾化Ti-48Al-2Cr-8Nb预合金粉末，优化烧结工艺，在提高材料致密度的同时，提高材料的综合力学性能。

实现上述目的的技术方案如下：

SPS制备细晶钛铝合金的工艺方法，包括如下步骤：

步骤1，筛取粒径100-150目的气雾化Ti-48Al-2Cr-8Nb预合金粉末；

步骤2，将过筛的粉料直接倒入模具中，进行预压；

步骤3，将预压好的TiAl合金素坯进行两次放电等离子烧结，获得细晶近γ相结构（NG）。

优选地，步骤3中，第一次等离子烧结是以90-150℃的升温速率升温到1300±50℃，烧结压力为30-70MPa，保温时间5-10分钟，然后保压炉冷至室温（25℃）。

优选地，步骤3中，第二次等离子烧结是以90-150℃的升温速率升温到1250±25℃，烧结压力为30-70MPa，保温时间3-5分钟，然后保压炉冷至室温（25℃）。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

采用放电等离子两次重复烧结得到的材料晶粒尺寸为7-10μm，致密度可达99.5%，其室温抗压强度2537MPa，应变率为37.62%，硬度为293.9HV₂₀。

附图说明

图1为实施例1中放电等离子一次烧结（1300℃）得到的烧结体表面腐蚀后的光镜图。

图2为实施例2中放电等离子两次烧结（1300℃+1275℃）得到的烧结体表面腐蚀后的光镜图。

图3为实施例1中放电等离子一次烧结（1300℃）得到的烧结体应力应变图。

图4为实施例2中放电等离子两次烧结（1300℃+1275℃）得到的烧结体应力应变图。

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明做进一步详细说明。

下面实施例中涉及的气雾化Ti-48Al-2Cr-8Nb预合金粉末的制备步骤为：