一种制备钛铝合金薄板的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钛铝合金薄板的制备方法，具体涉及一种采用热喷涂与热处理法制备钛铝合金薄板的方法，属于合金领域。
【背景技术】
[0002]钛铝合金具有密度低、比强度高、刚性好，以及良好的高温力学性能、抗高温蠕变想你和抗氧化能力，是综合性能最好的高温合金，被认为是一种理想的，具有研究开发应用前景的制造航空航天用机体的机构材料，航空发动机的首选材料，除了在航空航天领域外，钛铝合金在汽车、化工、能源等领域中的应用也逐渐增加。
[0003]钛铝合金是具有广阔的市场和应用前景，非常有价值的材料。钛铝合金除了 TiAl之外还有含钛多的Ti3Al以及含铝多的TiAl3。这种钛铝合金的代表化合物是Ti和A1的原子比为1:1的TiAl合金。钛铝合金的制备方法主要有:(1)粉末冶金技术；(2)快速冷凝技术；(3)铸锭冶金技术；(4)复合材料技术等。然而，目前它们的制备工艺很多是比较困难并且昂贵，特别是以一种粉末形式的制备工艺，其制备费用限制了这些材料的广泛使用。为了降低生产成本，本领域科研人员对钛铝合金的制备方法进行了改进，如:申请号为200910130982.5的专利申请，其公开了一种制备钛铝合金的方法，该方法主要步骤如下:1)配料:采用钛的氧化物钛白粉，将其热处理，然后添加铝镁粉和铝粉及还原活化剂、发热剂、经搅拌机搅拌均匀；2)将上述搅拌均匀后的物料放置到反应坩祸中，送到反应器，冶炼；3)冶炼结束后，自然冷却到常温取出。该方法相比传统方法，虽然降低了钛铝合金的生产成本，但是该方法存在如下缺点:所得的钛铝合金产品氧含量较高，杂质含量高等。因而采用一种工艺简单，成本低廉，合金杂质含量少，成份均匀，性能优异的制备钛铝合金的方法具有重要的实际意义。该问题的解决对钛铝合金的应用于研究具有重大意义。
【发明内容】
[0004]本发明解决的目的是提供一种制备钛铝合金薄板的方法，该制备方法工艺简单，制备费用低廉，具体包括以下步骤:
(1)对纯钛板进行表面除油和清灰，然后进行表面粗化处理，使得钛板表面粗糙化；
(2)以纯钛薄板为基体，以纯铝丝为喷涂材料，采用电弧喷涂，在纯钛薄板上喷涂纯铝涂层(可以通过一次或多次喷涂)，同时采用惰性气体进行保护，以防止铝和钛的氧化；
(3)将两块以上喷涂纯铝涂层的钛板顺序叠放在一起(如图2所示)后通过薄板乳机结合在一起；
(4)将步骤(3)得到的钛板在真空炉内进行真空扩散退火，即得到钛铝合金薄板。
[0005]优选的，本发明步骤(1)所述表面粗化处理采用40~80目刚玉砂，获得不同粗糙度的钛板基体，使得表面洁净化，在喷涂过程中提高涂层与基体的粘结性能。
[0006]优选的，本发明所述纯钛薄板厚度为0.5mm~2mm,钛含量彡99.5% ;纯铝丝直径为
2.0mm，铝含量彡99.6%。纯铝涂层的厚度为0.
[0007]优选的，本发明所述惰性气体为氦气或者氩气，纯度多99.9%。
[0008]优选的，本发明所述电弧喷涂的工作气体为氩气，纯度多99.9%。
[0009]优选的，本发明所述电弧喷涂的电流为100~120A，电压为30~40V。
[0010]优选的，本发明真空扩散退火，扩散退火的温度为400°C ~600°C，保温时间为15h~25ho
[0011]本发明方法不仅适用于钛铝合金薄板的制备，同样适用于其它合金薄板的制备，对于较活泼的金属如钛、铝、镁、锌等，它们在真空热处理时相互之间能够发生较强的互扩散，易形成金属间化合物如镁铝合金、锌铝合金等，均适用于本发明所述方法。
[0012]本发明的有益效果:本发明首次采用热喷涂技术与热处理技术相结合制备钛铝合金，制备工艺简单，所制备的钛铝合金杂质含量少，合金成分易于控制，成分较均匀，强度高，抗氧化性能优异，抗蠕变性能强等特点。
【附图说明】
[0013]图1为制备钛铝合金的流程图；
图2为喷涂有纯铝涂层的钛板的叠放次序。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0015]实施例1
取厚度为0.5mm，长为30mm，宽为15mm的纯钛薄板2块，首先进行表面除油和清灰，再对钛板采用40目刚玉砂，0.4MPa气压进行喷砂处理，使其表面粗化，洁净化，在喷涂过程中提高涂层与基体的粘结性能；超声波清洗后采用电弧喷涂在纯钛板上喷涂厚度为0.25m的纯铝涂层，同时采用纯氩气进行气氛保护，电弧喷涂的工作电流为100A，电压为30V ;再将两块喷涂了纯铝涂层的钛板按照相同次序叠放在一起，通过薄板乳机将它们机械的结合在一起，再放入真空炉内，进行真空扩散退火，真空扩散退火的真空度为1 X 10 mbar,热处理温度为400°C，保温时间为25h，后取出即得。
[0016]本实施例制备得到的钛铝合金薄板的室温抗拉强度为620MPa，屈服强度为380MPa，伸长率为8.7% ;成分均匀，杂质含量少，抗氧化性能优异，抗蠕变性能强等特点。
[0017]实施例2
取厚度为0.5mm，长为30mm，宽为15mm的纯钛薄板2块，首先进行表面除油和清灰，再对钛板采用40目刚玉砂，0.4MPa气压进行喷砂处理，使其表面粗化，洁净化，在喷涂过程中提高涂层与基体的粘结性能。超声波清洗后采用电弧喷涂在纯钛板上喷涂厚度为0.25mm的纯铝涂层，同时采用纯氩气进行气氛保护，电弧喷涂的工作电流为110A，电压为35V。再将两块喷涂了纯铝涂层的钛板按照相同次序叠放在一起，通过薄板乳机将它们机械的结合在一起，再放入真空炉内，进行真空扩散退火，真空扩散退火的真空度为1 X 10 5mbar,热处理温度为500°C，保温时间为20h，后取出即得。
[0018]本实施例制备得到的钛铝合金薄板的室温抗拉强度为680MPa，屈服强度为420MPa，伸长率为9.1% ;成分均匀，杂质含量少，抗氧化性能优异，抗蠕变性能强等特点。
[0019]实施例3
取厚度为0.5mm，长为30mm，宽为15mm的纯钛薄板2块，首先进行表面除油和清灰，再对钛板采用40目刚玉砂，0.4MPa气压进行喷砂处理，使其表面粗化，洁净化，在喷涂过程中提高涂层与基体的粘结性能。超声波清洗后采用电弧喷涂在纯钛板上喷涂厚度为0.25mm的纯铝涂层，同时采用纯氩气进行气氛保护，电弧喷涂的工作电流为120A，电压为40V。再将两块喷涂了纯铝涂层的钛板按照相同次序叠放在一起，通过薄板乳机将它们机械的结合在一起，再放入真空炉内，进行真空扩散退火，真空扩散退火的真空度为1 X 10 5mbar,热处理温度为600°C，保温时间为15h，后取出即得。
[0020]本实施例制备得到的钛铝合金薄板的室温抗拉强度为640MPa，屈服强度为360MPa，伸长率为8.7% ;成分均匀，杂质含量少，抗氧化性能优异，抗蠕变性能强等特点。
[0021]实施例4
取厚度为1mm，长为30mm，宽为15mm的纯钛薄板2块，首先进行表面除油和清灰，再对钛板采用60目刚玉砂，0.4MPa气压进行喷砂处理，使其表面粗化，洁净化，在喷涂过程中提高涂层与基体的粘结性能。超声波清洗后采用电弧喷涂在纯钛板上喷涂厚度为0.5mm的纯铝涂层，同时采用纯氩气进行气氛保护，电弧喷涂的工作电流为100A，电压为30V。再将两块喷涂了纯铝涂层的钛板按照相同次序叠放在一起，通过薄板乳机将它们机械的结合在一起，再放入真空炉内，进行真空扩散退火，真空扩散退火的真空度为1