一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109280789A(43)申请公布日2019.01.29(21)申请号201811216040.4(22)申请日2018.10.18(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人陈玉勇张冬冬孔凡涛刘娜张国庆(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人岳泉清(51)Int.Cl.C22C1/04(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法(57)摘要一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，本发明涉及一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法。本发明的目的是为了解决TiAl合金室温和高温力学性能低以及塑性差的问题，本发明方法为：使用Ti43Al9V0.3Y的多炉预合金铸锭，用惰性气体雾化法制备出球形度高的微米级粉末，再装入不锈钢圆筒中，真空下抽出残余空气，并充入氩气洗气，封焊。放入热等静压炉中，在高温、高压和惰性气体气氛下烧结并致密化预合金粉末，即完成。本发明TiAl合金室温强度和塑性分别增加约50％和52％；700℃高温拉伸强度和塑性分别增加32.8％和31.4％。本发明应用于金属材料力学性能领域。CN109280789ACN109280789A权利要求书1/1页1.一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法是按以下步骤进行的：一、采用惰性气体雾化法将Ti43Al9V0.3Y的预合金锭制成微米级TiAl合金粉末，过筛；二、将不锈钢薄板焊接为圆柱筒，把过筛后的TiAl合金粉末填充进圆柱筒，压实，抽真空，然后充入氩气，反复洗气，在5×10-1Pa/450℃高真空条件下除气15～20h，然后进行封焊；三、将封焊后的圆柱筒放入热等静压炉中，在高温、高压和惰性气氛下进行烧结和致密化过程，得到致密的TiAl合金。2.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于步骤一中惰性气体雾化法是在氩气气氛下进行的。3.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于步骤一中TiAl合金粉末的氧增量不大于150ppm。4.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于过筛后的TiAl合金粉末直径小于100μm。5.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于步骤二中不锈钢薄板的厚度为2～5mm。6.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于步骤二中洗气的次数为5次。7.根据权利要求1所述的一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法，其特征在于步骤三中是在1200℃～1300℃、120MPa～160MPa和惰性气氛下进行3～6h。2CN109280789A说明书1/5页一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种原位亚微米颗粒增强细晶高强TiAl合金的制备方法。背景技术[0002]随着航空航天飞行器的速度越来越快，飞行器表面与空气摩擦导致的温升越来越高，部分热区温度已经超越了超过了传统的铝合金和钛合金使用温度，高温合金的耐高温能力达1100℃，但是其密度大，用于航空航天器不符合轻量化的趋势，迫切需要一种新型的轻质薄板结构材料作为飞行器表面热区蒙皮。同时随着对推力和节油降耗的不断追求，发动机推重比的提高对飞机的性能提升有重要意义，而结构减重是提升发动机推重比的重要手段。TiAl合金具有比强度高、比刚度高、抗氧化性好、密度不到高温合金一半，高温强度和塑性均衡等优点，是极具潜力应用于飞行器热区蒙皮、航空发动机热端部件的新一代轻质高温结构材料。[0003]但是TiAl合金具有本征脆性，室温下的塑性仅有0.5％～4％，塑性加工的能力差。通过直接铸造的方法制备出的TiAl合金组织粗大、偏析严重、缩孔、缩松等铸造缺陷进一步恶化了TiAl的力学性能。采用塑性加工的方法能够破碎TiAl的粗大组织、细化晶粒、致密组织，提升性能。但是一般需要在1000℃以上的高温环境进行，TiAl坯料必须包套以防氧化并施加外加压应力。在塑性加工过程中难以做到均匀变形，造成TiAl合金的组织性能不均匀。粉末冶金法是将TiAl合金粉末通过烧结致密化后形成特定形状的致密TiAl合金，其中通过热等静压(HIP)方法可以将烧结与致密化合在一起进行，减少了工艺步骤。粉末冶金的方法具