添加石墨烯改善TiAl合金性能的方法_2

文档序号:8247438阅读:来源:国知局
称取粒径为0.5 μ m?325 μ m的名义化学式为T1- (45?48) Al-(4?8.5) X (at % )的TiAl预合金粉末。其他步骤与【具体实施方式】一或二相同。
[0044]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤一中称取粒径为0.5μπι?325 μπι的名义化学式为T1-43Al-9V-0.3Y(at% )的TiAl预合金粉末。其他步骤与【具体实施方式】一至三相同。
[0045]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤三中所述的热压烧结工艺为??压力为20MPa?150MPa,温度为850°C?1350°C,烧结时间为0.5h?8h ;步骤三中所述的放电等离子烧结工艺为:压力为40MPa?lOOMPa,烧结温度为1000°C?1300°C,真空度为KT4Pa?10Pa,烧结时间为2min?60min ;步骤三中所述的热等静压工艺为:温度为1000°C?1250°C,压力为140MPa?200MPa,时间为0.5h?4h。其他步骤与【具体实施方式】一至四相同。
[0046]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤三中所述的热压烧结工艺为:压力为40MPa?80MPa,温度为1000°C?1300°C,烧结时间为Ih?4h ;步骤三中所述的放电等离子烧结工艺为:压力为50MPa?80MPa,烧结温度为900°C?1250°C,真空度为10_4?10Pa,烧结时间为5min?30min ;步骤三中所述的热等静压工艺为..温度为1100°C?1300°C,压力为160MPa?200MPa,时间为L 5h?6h。其他步骤与【具体实施方式】一至五相同。
[0047]【具体实施方式】七:本实施方式是于添加石墨烯改善TiAl合金性能的方法具体是按以下步骤完成的:
[0048]一、原材料准备:称取粒径为0.5μπι?325 μπι的名义化学式为Ti_(40?50)Al-(0.1?10) X (at % )的TiAl预合金粉末;
[0049]步骤一中所述的T1-(40 ?50) Al-(0.1 ?10)X(at% )中 X 为 Mo、Cr、Nb、V、S1、Fe、Zr、Mn、B、W和Y中的一种或其中几种的混合;
[0050]步骤一中所述的名义化学为T1-(40?50) Al-(0.1?10) X (at % )的TiAl预合金粉末是通过惰性气体雾化技术或等离子旋转电极雾化技术制备的;
[0051]二、分散石墨烯:将石墨烯加入到分散剂中,在超声功率为100W?1500W下超声分散0.1h?4h,得到分散的石墨烯液体;再将分散的石墨烯液体在温度为40°C?100°C下干燥0.1h?4h,得到干燥的分散的石墨烯粉末;
[0052]步骤二中所述的分散剂为无水乙醇或丙酮;
[0053]步骤二中所述的石墨稀为一层或多层石墨稀;
[0054]步骤二中所述的石墨稀的质量与分散剂的体积比为(0.0Olg?10g):1OOOmL ;
[0055]三、制备含石墨烯的TiAl混合粉:将步骤一中称取的粒径为0.5 μπι?325 μπι的名义化学式为T1-(40?50) Al-(0.1?10) X (at %)的TiAl预合金粉末和干燥的分散的石墨稀粉末加入到混粉机中,在惰性气体保护下、混粉转速为10r/min?300r/min的条件下混粉,每次混粉0.5h?2.5h,停止混粉5min?20min,直至总的混粉时间为2h?50h,停止混粉,得到石墨烯均匀分布的TiAl混合粉;
[0056]步骤三中所述的干燥的分散的石墨烯粉末与TiAl预合金粉末的质量比为(0.0001 ?0.05):1 ;
[0057]四、致密化处理:将步骤三中得到的石墨烯均匀分布的TiAl混合粉进行致密化处理,得到TiAl合金;
[0058]步骤四中所述的致密化处理是经热压烧结、放电等离子烧结和热等静压中的一种或几种进行处理的。
[0059]本实施方式的优点:
[0060]本实施方式使用石墨稀与TiAl预合金粉通过机械方法进行混合,制备含石墨稀的TiAl混合粉,然后对混合粉进行致密化处理,制备出含石墨烯的TiAl合金;本实施方式机械方法制备的混合粉中石墨烯分散均匀,没有出现团聚,且细小的片层石墨烯包裹着TiAl预合金粉,形成良好的接触界面;致密化处理的TiAl合金中部分石墨烯保持原始状态,均匀分布;使TiAl合金的耐磨性、抗氧化性及力学性能得到改善。
[0061]本实施方式可获得添加石墨烯改善TiAl合金性能的方法。
[0062]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】七不同点是:步骤一中称取粒径为0.5 μ???325 μm的名义化学式为T1-(41?44)Al-(4?9)X(at% )的TiAl预合金粉末。其他步骤与【具体实施方式】七相同。
[0063]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】七或八不同点是:步骤一中称取粒径为0.5 μ???325 μm的名义化学式为T1-43A1-9V_0.3Y(at% )的TiAl预合金粉末。其他步骤与【具体实施方式】七至八相同。
[0064]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】七至九不同点是:步骤四中所述的热压烧结工艺为:压力为40MPa?80MPa,温度为1000°C?1300°C,烧结时间为Ih?4h ;步骤四中所述的放电等离子烧结工艺为:压力为50MPa?lOOMPa,烧结温度为900°C?1250°C,真空度为10_4?10Pa,烧结时间为5min?30min;步骤四中所述的热等静压工艺为:温度为1100°C?1300°C,压力为140MPa?200MPa,时间为L 5h?6h。其他步骤与【具体实施方式】七至九相同。
[0065]采用以下试验验证本发明的有益效果:
[0066]试验一:添加石墨稀改善TiAl合金性能的方法,具体是按以下步骤完成的:
[0067]一、原材料准备:称取粒径为0.5 μπι?180 μπι的名义化学式为T1-47Al-2Cr-2Nb(at% )的 TiAl 预合金粉末;
[0068]步骤一中所述的名义化学为T1-47Al-2Cr-2Nb(at% )的TiAl预合金粉末是通过等离子旋转电极雾化技术制备的;
[0069]二、制备含石墨稀的TiAl混合粉:将步骤一中准备的粒径为0.5 μπι?180 μπι的名义化学式为T1-47Al-2Cr-2Nb (at% )的TiAl预合金粉末和石墨烯粉末加入到混粉机中,在惰性气体保护下和混粉转速为60r/min的条件下混粉,每次混粉lh,停止混粉5min,直至总的混粉时间为20h,停止混粉,得到含有石墨烯的TiAl混合粉末;
[0070]步骤二中所述的石墨稀粉末与TiAl预合金粉末的质量比为0.003:1 ;
[0071]三、致密化处理:将步骤二得到的含有石墨烯的TiAl混合粉末进行致密化处理,得到TiAl合金;
[0072]步骤三中所述的致密化处理是经热等静压进行处理的;所述的热等静压的温度为1250°C,压力为160MPa下,热等静压4h。
[0073]试验二:添加石墨稀改善TiAl合金性能的方法,具体是按以下步骤完成的:
[0074]一、原材料准备:称取粒径为0.5 μπι?120 μπι的名义化学式为T1-43Al-9V-0.3Y(at% )的 TiAl 预合金粉末;
[0075]步骤一中所述的名义化学为T1-43A1-9V_0.3Y(at% )的TiAl预合金粉末是通过惰性气体雾化技术制备的;
[0076]二、制备含石墨烯的TiAl混合粉:将步骤一中准备的粒径为0.5 ym?120 ym的名义化学式为T1-43Al-9V-0.3Y(at% )的TiAl预合金粉末和石墨烯粉末加入到混粉机中,在惰性气体保护下、混粉转速为45r/min条件下进行混粉,每次混粉0.8h,停止混粉6min,直至总的混粉时间为16h,停止混粉,得到含有石墨烯的TiAl混合粉;
[0077]步骤二中所述的石墨烯粉末与TiAl预合金粉末的质量比为0.002:1 ;
[0078]三、致密化处理:将步骤二得到的石墨烯均匀分布的TiAl混合粉进行致密化处理,得到TiAl合金;
[0079]步骤三中所述的致密化处理是经放电等离子烧结进行处理的;所述的放电等离子烧结的压力为80MPa、真空度为10_3Pa、温度为1220°C、烧结时间为15min。
[0080]试验三:添加石墨烯改善TiAl合金性能的方法,具体是按以下步骤完成的:
[0081]一、原材料准备:称取粒径为0.5 μπι?180 μπι的名义化学式为Τ?-45Α1-6.5Nb-0.2Β_0.25Y (at% )的 TiAl 预合金粉末;
[0082]步骤一中所述的名义化学为T1-45Al-6.5Nb_0.2B-0.25Y (at% )的TiAl预合金粉末是通过惰性气体雾化技术制备的;
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