[发明专利]TiAl合金铸件及其处理工艺

说明书

本发明的目的在于提供一种TiAl合金铸件及其制备工艺，其能减少生产工序。其中的TiAl合金铸件的制备工艺包括对铸件进行热等静压，利用所述热等静压在所述铸件的表面自生一层保护层，所述保护层为γ‑TiAl层。

技术领域

本发明涉及TiAl合金铸件及其处理工艺。

背景技术

TiAl合金是基于金属间化合物的轻质高强耐高温抗腐蚀合金。其耐高温和抗腐蚀的程度与合金成分有关，但对于目前航空发动机上使用的TiAl合金(主要用在的低压涡轮转子叶片等需要耐高温的部件)，其最高使用温度一般不超过650℃。为了提高发动机的工作效率、降低能耗、减少污染物排放，提高发动机燃烧室出口温度和减轻发动机重量是发动机设计的重要途径。因此，TiAl合金由于其自身材料性能的优势在航空发动机低压涡轮叶片等零件的应用越来越受重视。但随着相关产品需承受的温度越来越高，工作环境越来越复杂，TiAl合金的应用范围逐渐扩大，TiAl合金的抗氧化能力和抗腐蚀能力逐渐变成限制其工程化应用的重要障碍。

为此，有关提高TiAl合金抗氧化和抗腐蚀能力的研究已成为该领域的研究热点，并已有一些进展。这些研究主要集中在通过表面涂层或改性来提高TiAl合金的抗氧化和抗腐蚀能力。比如：

专利CN1142113C中提到了表面涂覆搪瓷涂层，该涂层是将搪瓷粉放入无水乙醇中充分搅拌，然后喷涂于试样表面，经烘干后烧结而成。

专利CN1789486A中提到一种利用在TiAl合金表面形成一铝薄膜，然后在合金表面进行扩散处理以形成一TiAl3层，从而提高合金的抗氧化性能。

专利CN1087788C中提出可以将TiAl合金工件浸入质量百分比浓度为60～90％的磷酸水溶液进行处理的改性工艺，来提高工件的抗氧化能力。

目前，类似的提高TiAl合金抗氧化性和抗腐蚀性的研究都是基于材料表面涂层或改性，但是从工程的角度来讲，表面涂层或改性都存在增加生产工序、生产周期和生产成本的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种TiAl合金制备工艺，其能减少生产工序。

本发明的另一目的在于提供一种TiAl合金铸件，其具有自生的保护层。

一种TiAl合金铸件，包括保护层，所述保护层用于抗氧化和抗腐蚀，其中，所述保护层为γ-TiAl层。

优选地，所述保护层厚度为1～50μm。

一种TiAl合金的制备工艺，包括对铸件进行热等静压，其特征在于，利用所述热等静压在所述铸件的表面自生一层保护层，所述保护层为γ-TiAl层。

优选地，所述热等静压包括如下工艺参数：

温度：1200～1260℃；

保温时间：1～4h；

压力：140-160MPa；

气体介质：保护性气体在热等静压过程中的氧分压1×10^-3～1×10^-2atm。

优选地，所述保护性气体为Ar气。

优选地，所述铸件的所述表面在所述热等静压之前进行过吹砂、磨削或者电解抛光处理。

优选地，所述吹砂的压力控制在2-5atm之间。

优选地，该TiAl合金铸件的合金成分原子百分比范围为：Ti：余量；Al：45～49；Cr，Mn，V：0～2；Nb，W，Mo：0.5～5；B，C：0～1。

本发明在不增加TiAl合金铸件产品制备周期和制备成本的基础上，提供了TiAl合金的抗氧化和抗腐蚀保护层，因此提高TiAl合金的抗氧化性和抗腐蚀性。