[发明专利]用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品

说明书

本发明提供了一种用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品。该用于TiAl基合金的Sn‑xAl烧结剂包括以下原料：单质Sn粉和Al粉；所述单质Sn粉和Al粉的质量比为90～95：5～10；所述的Sn‑xAl烧结剂对于TiAl基体的润湿角小于20°。本发明中以Al诱导界面润湿的Sn基合金形成Sn‑xAl烧结剂，能够改善Sn对TiAl基体的润湿性，从而促进TiAl基合金粉末的烧结致密化。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体涉及一种用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品。

背景技术

TiAl基合金具有轻质、高强、耐热、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能，是一类介于镍基、钴基高温合金和高级陶瓷材料之间理想的高温结构材料。目前TiAl基合金主要应用于航空发动机和汽车工业领域，随着TiAl基合金的进一步发展，其应用领域不断扩大。针对材料本征特性，粉末冶金制备工艺具有独特优势，它可以获得均匀细晶组织，便于添加合金化元素实现新型成分设计，同时对于形状复杂的制件可以实现近净成形，材料利用率高且成本较低，因此，粉末冶金技术是获得TiAl基合金应用零部件最为有效的技术手段之一。

然而在以合金粉末为原料制备TiAl基合金过程中，发现TiAl合金粉末存在烧结活性低、致密化困难等问题。这是由于合金粉末在进行固相烧结时，主要靠固相的扩散和原子迁移进行，过程非常缓慢，很难充分填充孔隙，尤其现阶段发展的第三代高温TiAl合金粉末烧结致密化难度更大，导致粉末冶金TiAl基合金制件力学性能得不到充分发挥。而为提升TiAl基合金粉末成形坯致密度，通常采用加压烧结或者靠近液相线温度烧结，往往导致制品形状单一，复杂零件无法直接制备，同时晶粒粗大，制备成本大幅增加。因此，实现高性能TiAl基合金的常压烧结致密化是目前粉末冶金TiAl基合金领域发展所面临的核心问题。

前期研究表明，由于Sn元素熔点低、沸点高，在烧结过程中含量稳定，液相容易获得，因此添加微量Sn元素可对TiAl基合金粉末的烧结起到一定的改善作用。然而实验中发现Sn对于TiAl基合金表面润湿性不佳，难以达到液相烧结的良好状态，这是导致添加Sn元素粉末对TiAl基合金烧结温度降低不显著、Sn的活化作用并没有得到全面发挥的主要原因。因此在此基础上探究更为有效的改善措施是推动粉末冶金TiAl基合金发展的必要条件。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂及制备方法、TiAl基合金的制备方法及制品，以Al诱导界面润湿的Sn基合金形成用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂，能够改善Sn对TiAl基体的润湿性，从而促进TiAl基合金粉末的烧结致密化，以解决现有技术中Sn对于TiAl基合金表面润湿性不佳，难以达到液相烧结的良好状态的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂。

该用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂包括以下原料：单质Sn粉和Al粉；所述单质Sn粉和Al粉的质量比为90～95：5～10；所述的Sn-xAl烧结剂对于TiAl基体的润湿角小于20°。

进一步的，所述单质Sn粉和Al粉的粒度为低于-500目标准筛；所述Sn-xAl烧结剂的粒度为低于-325目标准筛。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供了一种用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂的制备方法。

根据上述的用于TiAl基合金的Sn-xAl烧结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1-1：粉末原料准备，选取单质Sn粉和Al粉，并确定单质Sn粉和Al粉的配比；

S1-2：混合，将所述单质Sn粉和Al粉混合均匀，得到混合粉末；

S1-3：预扩散处理，将步骤S1-2中的所述混合粉末在真空下进行预扩散处理；