[发明专利]快速制备TiAl合金板材的方法

说明书

本发明公开了一种快速制备TiAl合金板材的方法；其步骤为：TiAl合金板坯准备、TiAl合金板坯包套、TiAl合金前期包套轧制、TiAl合金后期包套轧制、去应力退火及包套去除。本发明采用的TiAl合金由于Al含量不高于44.5％，保证了合金在轧制前高温组织中含有一定量的无序β相和α相，合金具有优异的变形能力。可采用较低的轧制温度、较大的道次变形量实现板材的快速高效轧制，整个轧制周期短、利于实现晶粒的细化，最终改善板材的力学性能。本发明工艺简单，成本低，可制得高质量，无缺陷的TiAl合金板材。

技术领域

本发明涉及一种快速制备TiAl合金板材的方法。

背景技术

航空航天技术的发展对蒙皮材料以及发动机材料的性能提出了更高的要求，新材料的高性能和轻量化已成为未来发展的趋势。TiAl合金密度低，具有良好的高温抗氧化性和抗蠕变性能、高的比强度和比刚度，在航空航天领域具有广阔的应用前景。但TiAl合金的本征脆性、热加工能力差、加工温度区间窄等，严重增加了TiAl合金的加工成本和限制了它的工程应用。TiAl合金板材的制备是其实用化研究中最为重要的课题之一。TiAl合金板材应用的一个潜在领域是高速运输机上的薄板、栅格结构或者蜂窝结构。另一个是未来可重复发射的运载飞行器的蒙皮结构。

由于TiAl合金热加工高温变形能力差，加之包套轧制过程中仍然存在温降，使得TiAl合金的包套轧制窗口变小。为了保证成形，一般采用的道次变形量仅为10-15％，而且轧制温度要求更高。这就意味着制备总变形量大的板材需要进行更多道次的轧制，不仅增加了板材开裂的风险，也增加了实际操作的难度。而且轧制效率低，晶粒易粗化，力学性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的TiAl合金热加工窗口窄、热变形能力差而导致轧制过程中板材容易开裂、成形难且轧制效率低的问题，提供一种高效的快速制备TiAl合金板材的方法，可在低温和大变形量的轧制工艺下进行轧制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种快速制备TiAl合金板材的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、TiAl合金板坯准备：准备10-60mm厚的TiAl合金板坯，TiAl合金的成分为Ti-(41-44)Al-(0.4-8.5)x-(0.01-0.5)y(at.％)，x为Mo、Cr、Nb、V、Mn中的一种或几种的混合，y为B、C、Y中的一种或几种的混合；

S2、TiAl合金板坯包套：采用机加工方法将所述TiAl合金板坯表面打磨光洁，放置于两个具有凹槽的包套中，包套的厚度为8mm-25mm；将两个具有凹槽的包套进行焊接，得到带有包套的TiAl合金坯料；

S3、TiAl合金前期包套轧制：将所述带有包套的TiAl合金坯料放进炉温为1100℃-1260℃的炉中保温10min-60min；轧制速度为40mm/s-120mm/s，道次变形量为18％-40％，道次回炉保温时间为5min-12min，板材的总压下量为40％-60％；

S4、TiAl合金后期包套轧制：将步骤S3得到的包套TiAl合金坯料放进炉温为1050℃-1260℃的炉中保温2min-10min；轧制速度为50mm/s-200mm/s，道次变形量为15％-30％，道次回炉保温时间为2min-10min，板材的总压下量为60％-90％；

S5、去应力退火及包套去除：将步骤S4中轧制完的包套TiAl合金板材在温度为800℃-900℃的条件下保温6h-48h，然后随炉冷却；采用机械加工的方法去除包套，得到TiAl合金板材。