[发明专利]拥有优异强度和塑性的TiAl合金半固态成型方法

说明书

本发明涉及一种拥有优异强度和塑性的TiAl合金的半固态成型方法，本发明解决了传统TiAl合金制备复杂、成本低、制备后的力学性能差等问题，本发明方法包括以下步骤：将Ti粉和Al粉按照一定比例混合后用球磨机进行粉末细化；将细化后的Ti粉末和Al粉末按照一定比例混合，混合后继续放入球磨机中进行充分细化和均匀化；将Ti粉和Al粉进行粉末化烧结，制备出TiAl合金铸锭；(4)对TiAl合金铸锭进行包套处理，随后进行半固态轧制，制备获得TiAl合金轧制板料，将轧制后的板料进行退火处理。

技术领域：

本发明属于金属材料加工技术领域，涉及一种简便、高效、成本低的TiAl合金半固态成型方法，制备后的TiAl合金拥有较强的强度和较为优异的塑性。

背景技术：

TiAl合金属于金属间化合物，其熔点高、密度低、比强度高，在高温下，其热稳定性好、强度高、抗蠕变性能优异，因此在高温部件上运用广泛，如：飞机的低压涡轮叶片、高压压气机叶片、机匣、排气阀等。

然而，TiAl合金加工极为困难。通常，需要对TiAl合金进行三次真空自耗熔炼或三次感应凝壳熔炼，由于TiAl合金的铸锭中会存在大量的缩孔和缩松等缺陷，因此需要对铸锭进行热等静压处理。由于TiAl合金凝固后的组织粗大，力学性能较差，因此，一般需要通过后续的热加工处理来消除粗大的显微组织，从而提高TiAl合金的综合力学性能。然而，由于TiAl合金的本征脆性，在热加工过程中极其容易发生开裂，因此，TiAl合金的热加工技术仍然处于起步阶段。

综上可见，TiAl合金的加工、成型是一个亟待解决的问题，这影响了TiAl合金的大规模加工和使用。

发明内容：

本发明的目的在于提供了一种简便、高效、成本低的TiAl合金半固态成型方法，制备后的TiAl合金拥有较强的强度和较为优异的塑性。

本发明主要通过以下的技术方法实现的：

(1)初始Ti粉的粒度为80-150μm，Al粉的粒度为70-90μm，将初始Ti粉末和Al粉分别放入球磨机中，球磨的球料比为3.5-8：1，随后通入大量氩气，排出球磨机中的空气。球磨机的转速为80r/min-160r/min，球磨时间为6h-11h。

(2)球磨后的Ti粉的粒度达到20-35μm，Al粉的粒度达到10-25μm。

(3)选取不同比例的Ti粉和Al粉，其原子百分比51-53％：46-49％，球料比为4-6：1。随后向球磨机中通入大量氩气，排出球磨机中的空气。球磨机的转速为90r/min-120r/min，球磨时间为3h-5h。

(4)球磨后Ti粉和Al粉的粒度达到6-12μm。

(5)对Ti粉和Al粉进行真空热压烧结，烧结的温度范围为1380℃-1400℃，压力为15-25MPa，烧结时间为2h-5.5h。将烧结后的锭子进行空冷处理。

(6)用线切割机器在锭子上选取高度为30mm-150mm，宽度为30mm-150mm，长度为50mm-400mm的待轧制式样。

(7)对式样进行包套处理，包套材料的为GH4169高温合金，随后对TiAl合金式样进行半固态轧制，轧制的温度范围为1340℃-1370℃，轧制比为1.1-3:1。将轧制后的轧板进行空冷处理，将空冷结束后的轧板从高温合金包套中取出。

(8)对TiAl轧板进行退火处理，退火温度为800℃-1100℃，退火时间为1h-5h，冷却方式为空冷。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过对Ti粉和Al粉两次球磨处理后得到超细的粉末，有利于后续的真空热压烧结处理，获得组织细小、塑性优异的锭子；