一种高品质γ‑TiAl球形粉末的制备方法与流程

文档序号:12607341阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,按质量百分比,包括以下步骤:

1)按照γ-TiAl合金的成分配料,Al:20-40wt%,Nb:10-20wt%,其余Ti为基体,添加0-10wt%的 B、V、Cr、W、Y合金元素,熔炼成γ-TiAl合金棒;

2)对γ-TiAl合金棒锻造加工,消除棒材内部缺陷,随后进行去应力退火,防止加工后回弹变形;

3)对退火态的γ-TiAl合金棒精车加工,加工后的高精度合金棒为:直径为20-100mm,长度为50-1000mm,圆跳动小于0.1mm/m,表面粗糙度小于3μm;

4)装载高精度合金棒至反应室中,对反应室抽真空至10-3-10-2Pa,向反应室充入氦气、氩气或氦氩混合气,使腔室内压力为0.01-1MPa,气氛中氧含量小于0.5wt%;

5)PREP制粉设备的等离子枪功率为30-300kW,等离子炬包含钨阴极和铜阳极,等离子体对高精度合金棒端部加热,高精度合金棒转速为3000-35000r/min,使高精度合金棒端部均匀熔化,雾化液滴在离心力作用下从合金棒端部被甩出,形成细小液滴,液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒,落入反应室底部收集器中,制得γ-TiAl合金粉末;

6)对制得的γ-TiAl合金粉末在惰性气体保护环境下筛分和包装。

2.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,所述的γ-TiAl合金粉末平均粒度为40μm-1.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,所述的γ-TiAl合金粉末球形颗粒占比大于99%。

4.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,所述的γ-TiAl合金粉末没有夹杂物。

5.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,所述的步骤5)制粉过程增氧量为小于100ppm的超低增氧量。

6.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,按质量百分比,包括以下步骤:

1)按照γ-TiAl基合金的成分配料,Ti:48.32wt%,Al:31.5wt%,Nb:15.82wt%,Cr:1.26wt%,V:3.10%,熔炼成γ-TiAl合金棒;

2)对熔炼的γ-TiAl合金棒进行锻造加工后,去应力退火;

3)对退火态γ-TiAl合金棒进行精车加工,加工后的高精度合金棒为:直径为85mm,长度为900mm,圆跳动0.03mm/m,粗糙度0.98μm;

4)装载高精度合金棒至反应室中,对反应室抽真空至2*10-3Pa,向反应室充入氦气,使腔室内压力为0.3MPa,气氛中氧含量为150ppm;

5)PREP制粉设备的等离子枪功率为280kW,等离子炬包含钨阴极和铜阳极,等离子体对合金棒端部进行加热,高精度合金棒转速为30000r/min,使高精度合金棒端部均匀熔化,雾化液滴在离心力作用下从高精度合金棒端部被甩出并形成液滴,液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒,落入反应室底部收集器中;

6)对制得的γ-TiAl合金粉末在惰性气体保护环境下筛分和包装;

所述的γ-TiAl合金粉末平均粒度为51μm;

所述的γ-TiAl合金粉末球形度99.6%;

所述的γ-TiAl合金粉末无夹杂;

所述的步骤5)制粉过程中增氧量为50ppm;

对上述粉末进行增材制造成型,并进行热处理,其力学性能为:屈服强度965MPa,抗拉强度1051MPa,断后伸长率14.1%,断面收缩率35%。

7.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,按质量百分比,包括以下步骤:

1)按照γ-TiAl基合金的成分为配料,Ti:51.93wt%,Al:28.57wt%,Nb:18.58wt%,W:0.87wt%,B:0.05wt%,熔炼成γ-TiAl合金棒;

2)对熔炼的γ-TiAl合金棒进行锻造加工后去应力退火;

3)对退火态γ-TiAl合金棒进行精车加工,加工后的高精度合金棒为:直径为35mm,长度为150mm,圆跳动为0.07mm,粗糙度为2.5μm;

4)装载合金棒至反应室中,对反应室抽真空至9*10-3Pa,向反应室充入氦氩混合气,使腔室内压力为0.07MPa,气氛中氧含量为350ppm;

5)PREP制粉设备的等离子枪功率为150kW,等离子炬包含钨阴极和铜阳极,等离子体对高精度合金棒端部进行加热,高精度合金棒转速为4000r/min,使高精度合金棒端部均匀熔化,雾化液滴在离心力作用下从高精度合金棒端部被甩出,熔融金属在离心力作用下雾化飞出,形成细小液滴,液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒,落入反应室底部收集器中,制得γ-TiAl合金粉末;

6)对制得的γ-TiAl合金粉末在惰性气体保护环境下筛分和包装;

所述的γ-TiAl合金粉末平均粒度为1.1mm;

所述的γ-TiAl合金粉末球形度99.5%;

所述的γ-TiAl合金粉末无夹杂;

所述的步骤5)制粉过程中增氧量为100ppm;

对上述粉末进行增材制造成型,并进行热处理,其力学性能为:屈服强度903MPa,抗拉强度1001MPa,断后伸长率13%,断面收缩率30%。

8.根据权利要求1所述的一种高品质γ-TiAl球形粉末的制备方法,其特征在于,按质量百分比,包括以下步骤:

1)按照γ-TiAl基合金的成分为配料,Al:26.89wt%,Nb:9.85wt%,Ti:38.57wt%,Cr:5.51wt%,Ta:19.18wt%,并熔炼成γ-TiAl合金棒;

2)对熔炼的γ-TiAl合金棒进行锻造加工,随后进行去应力退火;

3)对退火态γ-TiAl合金棒进行精车加工,加工后的高精度合金棒为:直径为66mm,长度为550mm,圆跳动0.05mm,粗糙度1.89μm;

4)装载高精度合金棒至反应室中,对反应室抽真空至1*10-3Pa,向反应室充入氩气,使腔室内压力为0.75MPa,气氛中氧含量300ppm;

5)PREP制粉设备的等离子枪功率为250kW,等离子炬包含钨阴极和铜阳极,等离子体对高精度合金棒端部进行加热,高精度合金棒转速为15000r/min,使高精度合金棒端部均匀熔化,雾化液滴在离心力作用下从合金棒端部被甩出并形成细小液滴,液滴在惰性气体环境中快速冷却成球形颗粒,在重力作用下沿光滑的腔室内壁滑至腔室下方的收集器中,腔室由循环冷却水冷却,制得γ-TiAl合金粉末;

6)对制得的γ-TiAl合金粉末在惰性气体保护环境下进行筛分和包装;

所述的γ-TiAl合金粉末平均粒度为155μm;

所述的γ-TiAl合金粉末球形度99.2%;

所述的γ-TiAl合金粉末无夹杂;

所述的步骤5)制粉过程中增氧量为90ppm;

对上述粉末进行增材制造成型,并进行热处理,其力学性能为:屈服强度947MPa,抗拉强度1021MPa,断后伸长率13.5%,断面收缩率33%。

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