[发明专利]一种γ‑TiAl基合金棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属间化合物技术领域，具体涉及一种γ-TiAl基合金棒材的制备方法。

背景技术

γ-TiAl金属间化合物具有高比强度、比模量，良好的抗氧化性、抗蠕变性及优良的高温强度、刚度及低密度等特点，成为航空航天飞行器上高温结构材料的重要候选材料之一。然而γ-TiAl基合金的本质脆性大，室温塑性低，给其加工和成型带了极大的难度，同时还制约了其在结构材料中的广泛应用。TiAl合金制备质量好坏将关系到合金的综合力学性能，影响航空工业发展进程与速度，同时也是合金实现工业化应用的前提。

国内外研究者们先后对γ-TiAl基合金的棒材制备技术进行研究，提出防止合金在高温变形过程中氧化和保证高温变形的均匀性等研究方向，包套挤压技术成为γ-TiAl基合金的研究热点之一。与其他材料的包套结构相比，TiAl合金的包套具有独特的结构，这是因为合金本征脆性大，加工温区窄并且温度比较高，因此包套结构考虑的因素较多。目前很多学者都研究出不同的包套设计方案，如包套内衬放置或粘贴钛板或贵金属板，或放入玻璃纤维保温层或者将包套与坯料之间抽真空等等，这些工艺流程复杂，可操作性差且成本较高，或者仅仅局限在小样品的加工上，应用前景受限。目前国内TiAl合金多采用增加隔离层的多层包套结构，例如其在外包套内添加了纤维层来防止温降，而纤维层多采用手工制作，稳定性较差，并且该纤维材料对人体有危害；或者有的则添加纯钛板来进行保温，该工艺复杂，且成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种γ-TiAl基合金棒材的制备方法。该制备方法解决TiAl金属间化合物脆性较大，热加工容易氧化的问题，节约了制备成本，同时避免了真空挤压出现爆裂的危险，制备的γ-TiAl基合金棒材直线度好，无宏观和微观裂纹，提高了产品的成材率，并且后续去包套更加容易，提高了加工效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种制备γ-TiAl基合金棒材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用真空熔炼法制备得到γ-TiAl合金铸锭，并依次对所述TiAl合金铸锭进行扒皮、切冒口和修整处理；

步骤二、制作包套，所述包套包括包套筒和用于密封所述包套筒两端口的包套盖，所述包套盖上开设有通气孔；

步骤三、在步骤二中所述包套筒(1)的一端焊接上一个所述包套盖(2)，形成筒体，所述筒体在温度为100℃～300℃的条件下保温处理0.5h～1h后，在所述筒体的内壁上涂抹一层抗氧化涂料，待抗氧化涂料干透后再涂抹一层抗氧化涂料，并迅速将步骤一中所述TiAl合金铸锭放入所述筒体内，同时，在步骤二中另一个所述包套盖(2)的内侧壁上涂抹一层抗氧化涂料，最后在装有TiAl合金铸锭的筒体的开口端焊接上涂抹有一层抗氧化涂料的包套盖(2)，得到预挤压坯包套；

步骤四、在步骤三中所述预挤压坯包套的外表面上涂抹一层抗氧化涂料，待所述抗氧化涂料干透后，将其置于加热炉中，在温度为1200℃～1300℃的条件下热处理5h～6h，同时在挤压机的出料口连接上矫直管，再将经热处理后的预挤压坯包套放入挤压机中进行挤压比为4～6的挤压处理，得到棒材，所述棒材直接穿过矫直管进行矫直处理；

步骤五、将步骤四中经过矫直处理后的棒材埋入保温沙中缓慢冷却至室温，然后除去所述棒材外表面的包套，经均匀化退火热处理后得到γ-TiAl基合金棒材。

上述的一种γ-TiAl基合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述包套筒1的厚度为8mm～15mm；所述包套盖2的厚度为15mm～20mm。

上述的一种γ-TiAl基合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤三和步骤四中所述抗氧化涂料均由抗氧化涂料粉末和水溶性环氧树脂按照1：(1～2)的质量比混合搅拌而成，所述抗氧化涂料粉末由以下重量百分数的原料混合制成：Al₂O₃ 15％～25％，TiO₂ 0.1％～10％，CaO₂ 15％～30％，B₂O₃ 15％～30％，SiO₂ 15％～30％，PbO 0.1％～10％，Cr₂O₃0.1％～10％。

上述的一种γ-TiAl基合金棒材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述挤压机的挤压速度为10m/s～25m/s。