技術領域

本發明涉及一種合金構件的制備方法。

背景技術

TiAl合金具有密度低、比強度高、比剛度高，以及良好的高溫抗氧化、抗蠕變性能，是一種非常有潛力的輕質高溫結構材料，在航空航天、汽車制造等工業領域有著廣闊的應用前景。TiAl合金具有原子長程有序排列的結構特性以及原子間金屬與共價鍵共存的特性，使其同時兼顧金屬的塑性和陶瓷的高溫強度，與傳統鈦合金和鎳基高溫合金相比，TiAl合金具有低比重、高蠕變抗力等性能優勢。然而TiAl合金室溫塑性低，高溫變形能力差，這些因素制約了該合金的工程化應用。

目前TiAl合金構件的制造方法主要是精密鑄造和熱加工方法，因而，用TiAl合金制造的產品性能及種類受到了很大的限制。合金的制備過程較為復雜，容易出現鑄造缺陷、成分偏析和組織不均勻現象，難以后續加工成形，實現復雜形狀和高尺寸精度零部件的制備。等溫鍛造對設備和模具要求較高，變形過程需要在真空或還原氣氛下進行。TiAl預合金粉具有組織細小均勻，無成分偏析、雜質含量低、缺陷密度低，經致密化處理后仍可獲得具有細小的晶粒和均勻的組織的坯料，且熱加工性能良好，且對鍛造模具和鍛造設備要求低，可在相對較低的溫度和較高的應變速率下對TiAl坯料進行模鍛，制備TiAl合金構件。

發明內容

本發明的目的是要解決現有方法制備的TiAl合金構件存在TiAl合金組織粗大，成分偏析，雜質含量高、致密度低、構件易開裂、對模具和設備要求高的問題，而提供一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法。

一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法，其特征在于一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法具體是按以下步驟完成的：

一、原材料準備：稱取粒徑為0.5μm～325μm的名義化學式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預合金粉末；

步驟一中所述的Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)中X為Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn、B、C、W和Y中的一種或其中幾種的混合；

步驟一中所述的名義化學式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預合金粉末是通過惰性氣體霧化技術或等離子旋轉電極霧化技術制備的；

二、致密化處理：將步驟一稱取的粒徑為0.5μm～325μm的名義化學式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預合金粉末進行處理，得到TiAl預制坯料；

步驟二中所述的將步驟一稱取的粒徑為0.5μm～325μm的名義化學式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預合金粉末進行處理是經熱壓燒結、放電等離子燒結和熱等靜壓中的一種或幾種進行處理的；

三、車削加工：采用機械加工的方法將步驟二中得到的TiAl預制坯料進行機械加工，得到預鍛TiAl構件坯料；

四、近等溫模鍛：將預熱溫度為860℃～1300℃的預鍛TiAl構件坯料放入預熱溫度為850℃～1200℃的模具中，在應變速率為0.001s^-1～1s^-1下進行近等溫模鍛，得到TiAl合金構件；

步驟四中所述的模具為鈦合金鍛造用高溫合金模具。

本發明步驟四中所述的近等溫模鍛是指預鍛TiAl構件坯料的預熱溫度與模具的預熱溫度兩者的溫差在10℃～450℃之間的鍛造。

本發明的優點：

本發明對TiAl預合金粉先進行致密化處理、再進行近等溫模鍛制備TiAl合金構件；TiAl預合金粉經致密化處理后制備的TiAl合金構件的晶粒尺寸小，致密度高、成分均勻；使用本發明方法可降低對設備和模具的要求，在相對較低的溫度和較高的應變速率下實現TiAl合金構件的近等溫模鍛；本發明利用普通的鍛機和鈦合金鍛造用高溫合金模具就可以制備出性能優異的TiAl合金構件。

本發明可獲得一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式是一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法，其特征在于一種TiAl預合金粉末近等溫模鍛制備構件的方法具體是按以下步驟完成的：

一、原材料準備：稱取粒徑為0.5μm～325μm的名義化學式為Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)的TiAl預合金粉末；

步驟一中所述的Ti-(40～50)Al-(0.1～10)X(at％)中X為Mo、Cr、Nb、V、Fe、Mn、B、C、W和Y中的一種或其中幾種的混合；