[实用新型]一种制备TiAl基合金的约束预烧结模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及粉末冶金烧结模具技术领域，具体涉及一种用于元素粉末法制备TiAl基合金的约束预烧结模具。

背景技术

粉末冶金法是制备TiAl基合金的一种重要方法，采用粉末冶金法制备的TiAl基合金具有成分均匀、组织细小和无疏松及缩孔等铸造缺陷，且易于实现复杂零件的近终成形。按采用的原料来分，粉末冶金法制备TiAl基合金可分为预合金法和元素粉末法。相对预合金法，元素粉末法采用Al粉和Ti粉或Al粉和TiH2粉的混合物作为原料，因此不需要昂贵的预合金粉及复杂的工艺设备，可有效降低生产成本，同时方便添加各种高熔点合金化元素，通过均匀化混合和高温反应，降低了成分偏析，这使得元素粉末法成为一种很有发展前景的TiAl基合金的制备方法。

以Al粉和Ti粉或Al粉和TiH₂粉的混合物作为原料，采用元素粉末法制备TiAl基合金时常伴随有体积的大幅度膨胀，若将粉末压坯装入真空炉直接进行高温烧结，该工艺制得的TiAl基合金的孔隙率可达到30％-40％，如此大的孔隙率对材料的性能以及后续的加工和使用是不利的。为了限制元素粉末反应时体积大幅度膨胀，制备高致密化的TiAl基合金，经常采用低温约束预烧结与高温烧结结合的工艺流程来制备TiAl基合金，该工艺流程简单，成本较低，并可实现工业化生产。在该工艺流程中，约束预烧结是关键的一环，尤其是合金中Ti成分以TiH₂粉加入时，在Al与Ti粉末反应前需要进行TiH₂粉的脱氢环节，这需要混合粉末压坯在一个专门的模具内进行，但是，目前没有专门的模具能使这个环节很好的进行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种制备TiAl基合金的约束预烧结模具，其结构简单且使用操作方便，能有效约束元素粉末预烧结时体积膨胀，并保证脱氢环节顺利进行。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种制备TiAl基合金的约束预烧结模具，包括两个对称设置的上模板和下模板以及设置在上模板和下模板之间的一对长侧板和一对短侧板，其特征在于：所述两个对称设置的上模板和下模板内侧均设置有矩形凹槽，且两个对称设置的上模板和下模板中部均设置有透气孔；所述一对长侧板和一对短侧板分别设置在上模板和下模板的两矩形凹槽内，并与上模板和下模板组合形成一个封闭的盒形模腔。

所述上模板与下模板通过螺栓连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单，使用操作方便。

2、能有效约束元素粉末预烧结时体积大幅膨胀，保证脱氢环节顺利进行。

3、拆卸方便、装取料容易，且由于模板上开有透气孔易于使脱氢阶段产生的氢气逸出。

4、能有效降低预烧结产物的孔隙率，为后续高温烧结或热等静压工艺奠定基础，制备出高致密的TiAl基合金板材。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型上模板的结构示意图；

图3为本实用新型下模板的结构示意图；

图4为本实用新型长侧板的结构示意图；

图5为本实用新型短侧板的结构示意图。

附图标记说明：

1-上模板；    2-下模板；    3-长侧板；

4-短侧板；    5-透气孔；    6-矩形凹槽。

具体实施方式

如图1所示的一种制备TiAl基合金的约束预烧结模具，包括两个对称设置的上模板1和下模板2以及设置在上模板1和下模板2之间的一对长侧板3和一对短侧板4，两个对称设置的上模板1和下模板2内侧均设置有经铣削加工的矩形凹槽6，且中部均设置有经钻取加工的透气孔5，一对长侧板3和一对短侧板4分别设置在上模板1和下模板2的两矩形凹槽6内，与上模板1和下模板2组合形成一个封闭的盒形模腔，所述两个对称设置的上模板1与下模板2通过螺栓连接。所述上模板1与下模板2固定连接。

图2和图3分别为上模板1和下模板2的结构示意图，上模板1和下模板2中部均分布有一定数量的透气孔5，以便于脱氢阶段产生的氢气逸出。

图4和图5分别为长侧板3和短侧板4的结构示意图，长侧板3和短侧板4均卡入矩形凹槽内。

下面对制备TiAl基合金的约束预烧结模具的装配使用做详细说明：

如图1所示的一种制备TiAl基合金的约束预烧结模具，包括上模板1、下模板2、一对长侧板3和一对短侧板4，所用的材料主要为3Cr2W8V钢，上模板1和下模板2可选用20mm厚的钢板，通过切割和棱边倒角，然后在中部铣削加工出宽26mm，深8mm，内框尺寸为300mm×400mm的凹槽，针对凹槽尺寸，选用同材质钢，切削加工出尺寸为400mm×25mm×50mm的一对长侧板3和350mm×25mm×50mm的一对短侧板4，最后在上模板1和下模板2的边上相应位置加工出螺栓孔，并在中部钻取一定数量Φ3mm大小的透气孔5。使用时，将该模具组装，放置粉末压坯于模腔内，然后加盖上模板1，使长侧板3和短侧板4均卡入上模板1的凹槽内，最后在上模板1和下模板2之间插入螺栓，用螺帽拧紧固定后放入真空炉，进行真空脱氢及反应烧结等工艺。