[发明专利]高抗酸蚀Y微合金化TiAl基合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料技术，尤其是一种TiAl基合金，具体地说是一种高抗酸蚀的含单质稀土Y的TiAl基合金。

背景技术

TiAl基合金由于具有密度低、高温强度好、阻燃、抗氧化和抗蠕变能力强等特点，作为新型轻质耐高温结构材料，在航空航天领域极具竞争力和发展潜力。

TiAl基合金的制备技术中应用较多的是铸造和粉末冶金等。铸态的TiAl基合金由于其粗大的全片层组织，成分不均，以及铸造合金的常见缺陷，导致其力学性能较差，室温塑性很低。而粉末冶金恰恰能克服铸造的上述缺陷，并且具有易于添加元素和复合材料的优点，目前已成为制备TiAl基合金的重要技术之一。

近年来，随着我国航空航天、军事、汽车快速的快速发展，TiAl基合金受到广泛关注。提高材料的综合性能，有利于TiAl基合适用更复杂的环境。通过制备含稀有元素的TiAl基合金能显著提高材料的性能，带来很大的经济效益。件据申请人所知，尚未有通过粉末冶金来制备含单质稀土Y的TiAl基合金的报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的TiAl基合金抗腐蚀性能差的剖，发明一种高抗酸蚀的含单质稀土Y的TiAl基合金，它具有优异的抗酸蚀性能等优点，而且具有操作简单、易实现，具有优良的经济性。

本发明的技术方案是：

一种高抗酸蚀的含单质稀土Y的TiAl基合金，其特征是它是由Ti、Al、V、Nb产Y粉末利用高能球磨—冷压成形—无压真空烧结制备而成。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五种粉末的名义成分为Ti-45Al-5V-4Nb-XY（at.%），X的取值为0.2-0.4。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五种粉末的名义成分为Ti-45Al-5V-4Nb-0.3Y（at.%）。

所述的Ti、Al、V、Nb、Y五种粉末的均为纳米粉。

所述的高能球磨工艺参数为：Φ10 mm、Φ6 mm、Φ4 mm的玛瑙珠若干，球料比为10:1，转速为300 r/min，球磨1 h停15 min，球磨总时间为48 h。

所述的冷压成形工艺参数为：压力为1000 MPa。

所述的无压真空烧结工艺参数为：先预烧至600 ℃，保温2h后升温到800 ℃，保温2h后升温到1100 ℃，保温4 h后随炉冷却；其中真空度为10^-1 Pa，升温速率为10 °/min。

具体制备步骤如下：

步骤1，高能球磨：将Ti、Al等复合粉末进行高能球磨，具体球磨工艺参数：Φ10 mm、Φ6 mm、Φ4 mm的玛瑙珠若干，球料比为10:1，转速为300 r/min，球磨1 h停15 min，球磨总时间为48 h。

步骤2，粉末压制：将机械球磨且烘干的粉末按一定的量装入ø30mm的模具中，再在100 t四柱液压机上进行压制成坯体，压制时是压力为1000 MPa，压制出来的坯体厚度为2-5 mm。

步骤3，真空烧结：将压制好的块体体放置于电热干燥箱中以120℃的温度干燥10 h后，放置于真空烧结炉中进行烧结，抽真空至10^-1后进行烧结升温，升温速率为10 ℃/min。先预烧至600 ℃，保温 2 小时后温度升至 800 ℃，保温2小时后温度升至 1100 ℃，保温4小时后随炉冷却。

步骤 4，浸泡腐蚀试验：采用常温浸泡腐蚀，在密闭的容器中进行。将烧结好的块体材料切成10 mm×10 mm×3 mm大小的样品，两个正方形的表面分别在120#、280#、500#、800#、1000#的金相砂纸上对其打磨，而后在抛光机上采用Al₂O₃抛光液和金刚石抛光剂将试样抛光。选用溶液为1 mol/L的HCl，浸泡时间为100 h，采用光学天平（精度0.0001 g）称量质量，每过一定时间将腐蚀的试样从腐蚀液中取出、干燥、称重记录。为了保证腐蚀的均匀性，腐蚀液每过24 h进行一次更换。利用扫描电镜（SEM）对腐蚀后表面及横截面形貌进行观察。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过高能球磨—冷压成形—无压真空烧结工艺，获得的一种含单质稀土Y的TiAl基合金，提供了一种可工业化生产的工艺方法。

（2）采用该法制备的含单质稀土Y的TiAl基合金具有优异的抗酸蚀性能。

附图说明

图1是实施例一烧结表面的形貌图。

图2是实施例一烧结表面的X射线衍射图。