[发明专利]一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法

说明书

一种高Nb‑TiAl合金材料的制备方法，属于合金制备技术领域，本发明要解决制备Nb等合金元素分布均匀，近成型材料等其它复杂形状的高Nb‑TiAl合金。利用磁控溅射技术结合箔冶金真空热压技术制备，即利用镀Nb或Nb合金的Ti箔和Al箔交替叠层、真空热压制成。方法：制备Nb或Nb合金靶材；对大尺寸Ti箔和Al箔进行表面清洗；在洗好的Ti箔和Al箔表面磁控溅射镀Nb或Nb合金；制备预制体：将磁控溅射后的Ti箔和Al箔裁剪出合适尺寸，然后交替叠层制备高Nb‑TiAl合金材料预制体；低温热处理；中温热处理；高温退火保温获得高Nb‑TiAl合金材料。本发明用于制备Nb等合金元素分布均匀及近成型材料等其它复杂形状的高Nb‑TiAl合金。

技术领域

本发明属于合金材料制备技术领域，具体涉及一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法。

背景技术

高Nb-TiAl合金具有优异的高温性能，高Nb化不仅能提高TiAl合金700℃以上的抗氧化性，还能使TiAl合金的使用温度提高60～100℃。但是，高Nb-TiAl合金依然没有改变TiAl合金一直存在的室温塑形及韧性低，不易加工和成型等问题；并且，合金元素Nb等高熔点难熔合金的加入使得高Nb-TiAl合金的熔炼更加困难，采用传统熔炼方式制备的高Nb-TiAl合金铸锭一直存在偏析、缩孔等缺陷。利用粉末冶金的方法制备高Nb-TiAl合金是一种看起来不错的方法，它能从很大程度上改变Nb扩散不均匀的问题，同时能近成型板材和其它复杂形状的结构件；但是，粉末冶金本身需要制粉、混粉或者进行预合金粉末制备，前期工序复杂，而且成本较高，除此之外制粉过程中会引入大量的氧，导致制备的板材氧含量较高，对性能不利。

发明内容

本发明的目的是为了解决制备高Nb-TiAl合金材料时，合金元素Nb等高熔点难熔合金扩散不均匀、高Nb-TiAl合金材料室温塑韧性低和成型性差的问题，提供一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，该方法采用磁控溅射结合箔冶金真空热压法，既能够精确的控制合金元素的种类和含量，同时能够有效解决高熔点难熔合金扩散不均匀的问题，也能近成型制备板材及带曲面的各种形状复杂的结构件。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高Nb-TiAl合金材料的制备方法，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。

本发明相对于现有技术的有益效果为：

一、采用磁控溅射在箔材表面镀膜进行合金化，能够精确的控制合金元素的种类和含量；

二、本方法制备高Nb-TiAl基合金材料，无污染，成形性好，材料致密无缺陷。

附图说明

图1为采用磁控溅射在箔材表面镀膜后箔材的宏观形貌图；

图2为采用磁控溅射在箔材表面镀膜后箔材的微观形貌图；

图3为层叠材料多个周期层的结构示意图；

图4为经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/3h/20MPa反应后的电子背散射像图；

图5为经过550℃/30min/50MPa+650℃/4h/15MPa+865℃/20h/20MPa反应后的电子背散射像图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修正或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，均应涵盖在本发明的保护范围之中。