一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合金材料，特别涉及一种耐高温钛招基合金材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]钛铝合金是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g/cm3，比钢轻43%，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K，比钢高近500K。相较其他金属间化合物而言，TiAl基合金的综合性能良好，其具有低密度、高熔点、高的抗氧化性以及优良的高温强度及刚度等性质，同时TiAl基合金弹性模量远高于其它结构材料，作为结构工件使用可以明显提高高频振动的承受；与Ni基合金相比，TiAl合金又有较高的高温抗蠕变性及良好的阻燃性能，这使得TiAl基金属间化合物成为目前材料研究中最有竞争力与发展前景的新型结构材料。虽然TiAl合金在材料应用上有良好前景，但是TiAl合金具有低断裂韧性、塑性较低和抗高温氧化性能差是限制其使用的主要瓶颈。当前的TiAl合金使用温度在680?750°C，当使用温度超过750°C时抗氧化性明显下降，这就大大限制了其在工业的应用范围。由于钛铝合金的诸多优点，作为潜在的高温结构材料，在航空、汽车、能源工业方面应用的巨大潜力，具有很好的应用前景。作为高温材料，最重要的一个性能就是抗高温氧化性能，此外，在材料使用过程中，材料在恶劣环境中的腐蚀就同样显得至关重要。但目前常用的钛铝合金、镍铝合金等在高温表面均有疏松膜形成，不能起到保护合金基体的作用，均不能满足要求。随着现代科技全球化高速发展，全球区域之间的竞争呈现多重化和复杂化的趋势，高温结构材料不仅需要能够满足使用温度的要求，并且要求在该温度下此种材料需具有更高的比刚度、比强度以及低的热膨胀系数等性能。因此，钛铝合金的氧化或氧脆成为影响其热稳定性的主要因素，其抗高温氧化能力的提高是目前急需解决的问题。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是，一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，该方法包括以下制备步骤:
A、混合:将粉料置于混料装置内，利用压力为0.SMPa的高压气体将上述粉末吹起，3-5分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；B、压制:将混合均匀的粉料置于模具中，在800?SlOMPa压力下压制成型并得到压坯，压力为4?6T/cm2; C、烧结:将压坯置于网带烧结炉中进行烧结，在保护气氛中烧结，烧结过程中压力为6.2兆帕，压坯首先经过930°C的预热带，预热时间为20分钟，然后进入1250-1260°C的烧结带，保温2h，最后以40°C/分钟将加压烧结后的产物从烧结温度降温至室温，得到烧结体；D、整形:将烧结体压制整形并得到压件；E、浸油:将压件在真空度为负一个大气压下浸入润滑油中进行浸油处理，浸油时间为30分钟。
[0005]所述保护气氛为氢气或氮气。
[0006]所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉72-75份、钛粉45-58份、氧化锌3-7份、冶金炭黑2-5份、氟化石墨4-8份、微錯粉4-8份、电恪陶粒砂5_10份、硫化铜4_8份、钼粉3-7份、铋粉10-14份、铁粉10-14份、钴粉2_5份和碳化硅粉3_6份。
[0007]所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉72份、钛粉45份、氧化锌3份、冶金炭黑2份、氟化石墨4份、微蜡粉4份、电熔陶粒砂5份、硫化铜4份、钼粉3份、铋粉10份、铁粉10份、钴粉2份和碳化硅粉3份。
[0008]所述粉料由以下重量份配比的原料组成:招粉75份、钛粉58份、氧化锌7份、冶金炭黑5份、氟化石墨8份、微蜡粉8份、电熔陶粒砂10份、硫化铜8份、钼粉7份、铋粉14份、铁粉14份、钴粉5份和碳化硅粉6份。
[0009]所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉74份、钛粉53份、氧化锌5份、冶金炭黑3份、氟化石墨6份、微蜡粉6份、电熔陶粒砂7份、硫化铜6份、钼粉5份、铋粉12份、铁粉12份、钴粉3份和碳化硅粉4份。
[0010]本发明具有以下有益效果:通过对材料成分的调整和优化，本发明提供耐高温钛铝基合金材料具有较好强、硬度，和高温热稳定性的优点；且原料易得、加工成本低，制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，该方法包括以下制备步骤:
A、混合:将粉料置于混料装置内，利用压力为0.SMPa的高压气体将上述粉末吹起，3-5分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；B、压制:将混合均匀的粉料置于模具中，在800?SlOMPa压力下压制成型并得到压坯，压力为4?6T/cm2; C、烧结:将压坯置于网带烧结炉中进行烧结，在保护气氛中烧结，烧结过程中压力为6.2兆帕，压坯首先经过930°C的预热带，预热时间为20分钟，然后进入1250-1260°C的烧结带，保温2h，最后以40°C/分钟将加压烧结后的产物从烧结温度降温至室温，得到烧结体；D、整形:将烧结体压制整形并得到压件；E、浸油:将压件在真空度为负一个大气压下浸入润滑油中进行浸油处理，浸油时间为30分钟。
[0012]保护气氛为氢气或氮气。
[0013]粉料由以下重量份配比的原料组成:招粉72份、钛粉45份、氧化锌3份、冶金炭黑2份、氟化石墨4份、微蜡粉4份、电熔陶粒砂5份、硫化铜4份、钼粉3份、铋粉10份、铁粉10份、钴粉2份和碳化硅粉3份。
[0014]实施例2
一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，该方法包括以下制备步骤:
A、混合:将粉料置于混料装置内，利用压力为0.SMPa的高压气体将上述粉末吹起，3-5分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；B、压制:将混合均匀的粉料置于模具中，在800?SlOMPa压力下压制成型并得到压坯，压力为4?6T/cm2; C、烧结:将压坯置于网带烧结炉中进行烧结，在保护气氛中烧结，烧结过程中压力为6.2兆帕，压坯首先经过930°C的预热带，预热时间为20分钟，然后进入1250-1260°C的烧结带，保温2h，最后以40°C/分钟将加压烧结后的产物从烧结温度降温至室温，得到烧结体；D、整形:将烧结体压制整形并得到压件；E、浸油:将压件在真空度为负一个大气压下浸入润滑油中进行浸油处理，浸油时间为30分钟。
[0015]保护气氛为氢气或氮气。
[0016]粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉75份、钛粉58份、氧化锌7份、冶金炭黑5份、氟化石墨8份、微蜡粉8份、电熔陶粒砂10份、硫化铜8份、钼粉7份、铋粉14份、铁粉14份、钴粉5份和碳化硅粉6份。
[0017]实施例3
一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，该方法包括以下制备步骤:
A、混合:将粉料置于混料装置内，利用压力为0.SMPa的高压气体将上述粉末吹起，3-5分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；B、压制:将混合均匀的粉料置于模具中，在800?SlOMPa压力下压制成型并得到压坯，压力为4?6T/cm2; C、烧结:将压坯置于网带烧结炉中进行烧结，在保护气氛中烧结，烧结过程中压力为6.2兆帕，压坯首先经过930°C的预热带，预热时间为20分钟，然后进入1250-1260°C的烧结带，保温2h，最后以40°C/分钟将加压烧结后的产物从烧结温度降温至室温，得到烧结体；D、整形:将烧结体压制整形并得到压件；E、浸油:将压件在真空度为负一个大气压下浸入润滑油中进行浸油处理，浸油时间为30分钟。
[0018]保护气氛为氢气或氮气。
[0019]粉料由以下重量份配比的原料组成:招粉74份、钛粉53份、氧化锌5份、冶金炭黑3份、氟化石墨6份、微蜡粉6份、电熔陶粒砂7份、硫化铜6份、钼粉5份、铋粉12份、铁粉12份、钴粉3份和碳化硅粉4份。
[0020]经过检测，实施例1-3的产品的硬度达到87.0?89.0HRC, 980°C /350MPa下持久寿命>110h，生产成本降低50%以上。本发明的合金具有较好的力学性能，其中冲击韧性达到21?22J/cm2，抗拉强度达到1100?1180MPa。
【主权项】
1.一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下制备步骤: A、混合:将粉料置于混料装置内，利用压力为0.SMPa的高压气体将上述粉末吹起，3-5分钟后停止通入高压气体，各粉末共同沉积并均匀混合；B、压制:将混合均匀的粉料置于模具中，在800?SlOMPa压力下压制成型并得到压坯，压力为4?6T/cm2; C、烧结:将压坯置于网带烧结炉中进行烧结，在保护气氛中烧结，烧结过程中压力为6.2兆帕，压坯首先经过930°C的预热带，预热时间为20分钟，然后进入1250-1260°C的烧结带，保温2h，最后以40°C/分钟将加压烧结后的产物从烧结温度降温至室温，得到烧结体；D、整形:将烧结体压制整形并得到压件；E、浸油:将压件在真空度为负一个大气压下浸入润滑油中进行浸油处理，浸油时间为30分钟。2.根据权利要求1所述的一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于:所述保护气氛为氢气或氮气。3.根据权利要求1所述的一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于:所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉72-75份、钛粉45-58份、氧化锌3-7份、冶金炭黑2-5份、氣化石墨4_8份、微錯粉4_8份、电恪陶粒砂5_10份、硫化铜4_8份、钼粉3_7份、祕粉10-14份、铁粉10-14份、钴粉2-5份和碳化硅粉3_6份。4.根据权利要求3所述的一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于:所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉72份、钛粉45份、氧化锌3份、冶金炭黑2份、氟化石墨4份、微蜡粉4份、电熔陶粒砂5份、硫化铜4份、钼粉3份、铋粉10份、铁粉10份、钴粉2份和碳化硅粉3份。5.根据权利要求3所述的一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于:所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉75份、钛粉58份、氧化锌7份、冶金炭黑5份、氟化石墨8份、微蜡粉8份、电熔陶粒砂10份、硫化铜8份、钼粉7份、铋粉14份、铁粉14份、钴粉5份和碳化硅粉6份。6.根据权利要求3所述的一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法，其特征在于:所述粉料由以下重量份配比的原料组成:铝粉74份、钛粉53份、氧化锌5份、冶金炭黑3份、氟化石墨6份、微蜡粉6份、电熔陶粒砂7份、硫化铜6份、钼粉5份、铋粉12份、铁粉12份、钴粉3份和碳化硅粉4份。
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温钛铝基合金材料的制备方法。该材料由以下重量份配比的粉料制成：铝粉72-75份、钛粉45-58份、氧化锌3-7份、冶金炭黑2-5份、氟化石墨4-8份、微蜡粉4-8份、电熔陶粒砂5-10份、硫化铜4-8份、钼粉3-7份、铋粉10-14份、铁粉10-14份、钴粉2-5份和碳化硅粉3-6份。其制备方法包括：混合、压制、烧结、整形和浸油处理。通过对材料成分的调整和优化，本发明提供耐高温钛铝基合金材料具有较好强、硬度，和高温热稳定性的优点；且原料易得、加工成本低，制备工艺简单、参数易控，生产过程安全环保，适合大规模的工业化生产。
【IPC分类】C22C1/02, C22C21/00
【公开号】CN105154690
【申请号】CN201510543006
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月31日