一种采用两步压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法.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CN104625066A(43)申请公布日2015.05.20(21)申请号201510050641.2C22C1/04(2006.01)(22)申请日2015.01.30(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人路新刘程程曲选辉王涛温宏远佟健博章林(74)专利代理机构北京金智普华知识产权代理有限公司11401代理人皋吉甫(51)Int.Cl.B22F3/16(2006.01)B22F3/10(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种采用两步压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法(57)摘要本发明一种采用压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法，将Ti、Nb等元素粉末均匀混合后与高纯Al板放入石墨模具内，置入高压熔渗炉中；以5~10℃/min升温至700~800℃，保温30~60min，并施加轴向压力10~30MPa；以3~6℃/min升温至800~1000℃，加压30~50MPa，保温60~120min，持续加压随炉冷却至室温，即得到熔渗坯体，进行热处理，在1300～1500℃/2～6h，之后随炉冷却至室温即可得到高致密性高铌TiAl合金块体材料。该方法工艺简单、流程短、成本低、杂质含量易于控制，并具有净近成形的优势；所制备的高铌钛铝合金材料致密度高、成分组织均匀、力学性能能优异。CN104625066ACN104625066A权利要求书1/1页1.一种采用两步压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，以Ti、Nb等元素粉末和高纯Al板作为主要原料，其成分配比为：Al含量为43~49%，Nb含量为5~10%，余量为Ti和其他微量合金元素，以上均为原子百分比，备用；步骤2，将步骤1称取好的原料粉末均匀混合后，装入石墨模具中并经振实或压制成坯，使坯体的致密度低于70%，备用；步骤3，将步骤1选取好的Al板置于经步骤2处理后的模具内坯体之上，再将所述模具整体置入高压熔渗炉中进行反应熔渗烧结处理；熔渗过程在真空度≤10-1Pa的真空条件或惰性气体保护下进行，熔渗过程采用两步升温反应熔渗工艺，第一阶段：以5~10℃/min快速升温至700~800℃，进行保温40~120min，保温10~30min后开始施加轴向压力10~30MPa；第二阶段：提高轴向压力至30~50MPa，以3~6℃/min缓慢升温至800~1000℃，同时，保温60~120min，之后持续加压随炉冷却至室温，即得到相对密度大于97.0%的高铌钛铝合金熔渗坯体；步骤4，对熔渗坯体进行后续均匀化热处理，热处理在真空度≤10-1Pa的真空条件或惰性气体保护下进行，热处理温度为1300～1500℃，保温时间为2～6h，之后随炉冷却至室温即可得到高铌钛铝合金块体材料。2CN104625066A说明书1/4页一种采用两步压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法技术领域[0001]本发明提供了一种采用压力熔渗制备高铌钛铝合金材料的方法，属于金属间化合物材料制备技术领域。技术背景[0002]TiAl基金属间化合物，基于原子长程有序排列和原子间独特的键合，具有比重低、高温强度好、抗氧化、抗蠕变性能优良等特点，同其他高温合金相比具有更加优异的高温综合性能，被公为是最有应用潜力的新一代轻质耐高温结构材料。由我国陈国良院士研发的高Nb-TiAl合金，在保持常规TiAl合金优势的基础上将合金的极限使用温度提高60～100℃，并且具有优异的强度及抗氧化性能，目前已经成为国际公认的高温TiAl合金的主要发展方向。[0003]高熔点组元Nb的添加在提高TiAl合金高温性能的同时，也使合金的熔炼温度和热加工温度显著提高，使得合金的制备加工难度明显增大。但只有优良的制备工艺，才能得到性能优异的高铌TiAl合金，从而确保其他研究工作的顺利开展，为将来大规模的工业化生产提供可能。因此，发展新型的高铌TiAl合金制备加工技术，实现Nb元素添加的均匀化，制备出成分均匀、组织细小和性能优异的高铌TiAl合金具有重要的现实意义。[0004]目前，针对高铌TiAl合金的制备方法研究报道相对较少。使用传统铸造法过程较为复杂，并容易出现铸造缺陷、成分偏析和晶粒大小不均匀现象。而采用粉末冶金制备工艺可使以上问题得到根本性的改善。粉末冶金制备TiAl基合金工艺按照原料粉末可分为元素粉末法和预合金粉末法。其中预合金粉末法所制备合金成分均匀性好，氧及杂质含量低，力学性能好，但是合金粉末制备难度大、对技术要高、造价昂贵，而且目前仍难以实现市场化批量生产。而元素粉末法主要特点是成本低、易成形，但是由原料引