[发明专利]一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法

说明书

本发明是一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，该方法将Ti2AlNb合金锭通过特定工艺进行锻造、轧制并退火，然后按照特定减径幅度进行多次拉拔，最后得到所需直径的Ti2AlNb合金丝材。本发明通过拉拔技术制备低塑性难加工材料Ti2AlNb金属间化合物丝材，可获得高质量Ti2AlNb丝材，并实现该丝材的批量化、高质量生产，可应用于焊接、3D打印等领域，应用前景广阔。

技术领域

本发明是一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，属于金属材料加工技术领域。

背景技术

Ti2AlNb是以有序正交结构O相作为主要构成相的金属间化合物。该合金是优良的结构材料，具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好、良好的抗蠕变及抗氧化等特点，作为镍基高温合金的替代材料被寄予极大的希望。广泛应用于航空航天领域。但影响其使用的一个巨大障碍是其室温塑性低和热加工变形能力差，虽然它稍优于TiAl基合金，但仍属于难变形材料。

目前，因Ti2AlNb合金室温塑性差和难加工的特点，实际工作中，该合金结构件的主要成型方式是采用熔模精密铸造。此方法可以实现Ti2AlNb合金复杂构件的近终成型，但铸件中容易产生缩孔、疏松、裂纹等缺陷，若不采取补救措施，成品率很低。采用焊接方法(如电子束焊、氩弧焊)，通过局部缺陷部位填丝工艺，可有效消除缩孔、裂纹等缺陷。现阶段，实验室条件下均采用线切割方法在铸锭上切条制备补焊填充材料，这种方法制备的丝材由于长度的限制，不能够应用于自动化补焊工艺之中。因此批量化制备Ti2AlNb丝材是解决铸件工程化补焊的重要前提。

另外，3D打印技术应用越来越广泛，采用Ti2AlNb合金丝材为原材料，通过3D打印技术制备Ti2AlNb合金构件与粉末3D打印相比，具有材料利用率高，生产效率高，成本低等显著优势。因此Ti2AlNb丝材的批量制备也为3D打印Ti2AlNb合金结构件提供了重要的原材料储备。

现有的金属丝材生产手段主要由金属材料本身的塑形决定的。主要方法分为以下几种：第一，塑性极好的金属(如铝合金、镁合金等)丝材是通过铸锭热挤压、去应力退火、冷拉拔实现；第二，普通的合金(碳钢、不锈钢、镍基合金、纯钛等)丝材是通过铸锭锻造、热轧、去应力退火、冷拉拔实现；第三，部分含铝难变形钛合金丝材采用热拉拔实现；第四，部分不可变型材料通过粉末烧结实现丝材制备。

作为极难变形材料，解决Ti2AlNb丝材的制备的问题的关键点在于通过控制热处理温度，尽可能得到B2相和α2相的混合的Ti2AlNb合金组织(一般在1000℃～1300℃)。因为α2相的存在可以抑制B2相的晶粒粗化，进而提升材料的塑性。在随后所选取的锻造、轧制以及拉拔温度范围内(850℃～1000℃)，该合金发生相变，形成B2相和O相的混合组织，从而提升该材料的综合力学性能。同时在所选取的变形温度范围内保温，B2相会逐步从板条状转化成细小的等轴晶粒，进一步提升该合金的塑性变形能力。在该温度范围内动态再结晶的发生也会对材料进行软化进而提升材料的塑性变形能力。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的困难而设计提供了一种Ti2AlNb合金丝材的制备方法，其目的是提供一种生产效率高、材料利用率高、成本较低的Ti2AlNb丝材制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种Ti2AlNb合金丝材的制备方法的步骤如下：

步骤一、墩拔：将Ti2AlNb铸锭墩拔后得到坯料；

步骤二、锻造：将墩拔后的坯料入炉热处理，热处理制度为：入炉温度为700～950℃，然后随炉升温至1000～1300℃，保温15～30min后开锻，获得与轧机的口径相适应的棒材，锻造温度为950～1100℃，终锻温度850～950℃；