[发明专利]一种具有核壳结构的TiAl基合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti‑6Al‑4V粉末，余量为Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb粉末。本发明还公开了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，将Ti‑6Al‑4V粉末和Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb粉末按照比例在转速200r/min条件下混合30分钟后，进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，烧结压力为30MPa；其中，Ti‑6Al‑4V粉末的质量百分比为4％～12％。

技术领域

本发明涉及结构材料领域，具体涉及一种具有核壳结构的TiAl基合金材料及其制备方法。

背景技术

TiAl基合金具有良好的高温性能，是一种非常有前景的高温结构材料。近年来，随着航空航天的快速发展，对航空零部件各项性能的要求也相应的提高，尤其是延展性能。但传统的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末制备出来的TiAl基合金难以克服的室温脆性抑制了它的发展。常规的冷加工手段难以对其进行加工，因此研究通过热加工的手段对其进行加工是非常有必要的。目前，随着预合金粉末制备技术的成熟，研究者发现通过向预合金粉末中添加其它合金杂性能会更优越，因此这一方法也受到越来越多人的认可。

现通过粉末冶金的方法制备了一种以预合金粉末(Ti-48Al-2Cr-2Nb)为核，以预合金粉末(Ti-6Al-4V)为壳的核壳结构γ-TiAl基合金，通过形成核壳结构来改善TiAl基合金的性能。

发明内容

本发明设计开发了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，本发明的发明目的之一是通过以预合金粉末(Ti-48Al-2Cr-2Nb)为核，同时以预合金粉末(Ti-6Al-4V)为壳得到核壳结构γ-TiAl基合金以解决TiAl基合金的低温脆性、高温低延展性问题。

本发明的发明目的之二是通过调节Ti-6Al-4V粉末的质量百分比以更好的改善合金材料的加工塑形和延展性。

本发明设计开发了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，本发明的发明目的是通过加入一定量的Ti-6Al-4V合金粉末，解决TiAl基合金的低温脆性、高温低延展性问题。

本发明提供的技术方案为：

一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：

质量百分比为4％～12％的Ti-6Al-4V粉末，余量为Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。

优选的是，所述Ti-6Al-4V粉末粒径为不大于45μm；以及

所述Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒径为120～150μm。

优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：

质量百分比为4％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为96％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。

优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：

质量百分比为8％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为92％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。

优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：

质量百分比为12％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为88％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。

一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，将Ti-6Al-4V粉末和Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末按照比例在转速200r/min条件下混合30分钟后，进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，烧结压力为30MPa；

其中，Ti-6Al-4V粉末的质量百分比为4％～12％。