[发明专利]一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法

权利要求书

1.一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：通过磁控溅射的方式在Ti箔和Al箔表面溅射合金元素镀膜，再将磁控溅射镀膜后的Ti箔和Al箔交替叠层、多步热压制成；所述高Nb-TiAl合金材料由合金化的γ-TiAl和α₂-TiAl相组成。

2.根据权利要求1所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：所述合金元素含有Nb，镀膜厚度为2～6μm。

3.根据权利要求2所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：所述合金元素还含有Mo、Cr、W、B、Y中的一种或几种。

4.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤具体为：

一、制备纯Nb锭或者Nb基合金铸锭，然后制备Nb靶或Nb基合金靶材；

二、依次使用酒精和丙酮分别对Ti箔和Al箔超声清洗5～10min，去除表面的油污，然后利用5vol.％～15vol.％HF和5vol.％～15vol.％NaOH溶液依次对Ti箔和Al箔进行表面清洗，去除表面的氧化皮，最后用酒精超声清洗2～5min后，吹干备用；

三、在步骤二得到的Ti箔和Al箔表面分别进行磁控溅射镀Nb或Nb合金膜，镀膜前真空抽至1×10^-3以下，镀膜时通入Ar气保压至1～4Pa，电流为2～3A，溅射功率为500～600W，镀膜时间为5～40h；

四、将磁控溅射后的Ti箔和Al箔交替叠层，叠层最外面两层均用Ti箔，将叠层用石墨纸包覆后，利用钢丝线固定住叠层，即得到高Nb-TiAl合金材料预制体；

五、将预制体装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空热压炉真空抽至1×10^-2Pa以下，在520～580℃时保温10～60min，施加40～80MPa压力，然后升温至600～750℃，保温4～10h，施加0～30MPa压力，获得周期结构为Nb-TiAl₃-Ti-Nb的层状材料；

六、将步骤五得到的周期结构为Nb-TiAl₃-Ti-Nb的层状材料，在800～880℃保温10～30h，施加30～50MPa压力，获得周期结构为Nb-Ti₃Al-TiAl-Nb的层状结构材料；

七、将步骤六得到的周期结构为Nb-Ti₃Al-TiAl-Nb的层状结构材料升温至1200～1400℃保温10～120min，施加40～80MPa压力，获得高Nb-TiAl合金材料。

5.根据权利要求4所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述Ti箔为TC4或TA1，厚度为20～100μm；所述Al箔为纯Al箔，厚度为10～100μm；所述Ti箔和Al箔的总厚度比为1.06～1.17：1。

6.根据权利要求4所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，将步骤二得到的Ti箔和Al箔表面分别进行磁控溅射镀Nb或Nb合金膜，镀膜前真空抽至1×10^-3以下，镀膜时通入Ar气保压至2～3Pa，电流为2～2.5A，溅射功率为500～550W，镀膜时间为10～15h。

7.根据权利要求4所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：步骤四中，所述高Nb-TiAl合金中，Ti和Al的原子比为45～50：45～50。

8.根据权利要求4所述的一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，其特征在于：步骤五中，将预制体装入石墨模具中，然后放入真空热压炉中，真空热压炉真空抽至1×10^-2Pa以下，在520～550℃时保温30～60min，施加60～80MPa压力，然后升温至600～660℃，保温8～10h，施加10～20MPa压力，获得周期结构为Nb-TiAl₃-Ti-Nb的层状材料。