[发明专利]一种盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体。采用KClO3，NaCl，Ti，Al为原料，所制得的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，盐助燃烧合成法制备TiAl金属间化合物粉末，其主要的产物为TiAl和少量的Ti3Al，随NaCl含量增加，由于其包裹保护作用，制备出的TiAl粉体纯度升高，制备得到的TiAl粉末粒度随NaCl含量增加而显著降低，且粒度分布更加集中。当NaCl含量为20%时，颗粒的平均粒度最小。本发明能够为制备高性能的超细TiAl粉体提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体。

背景技术

TiAl基合金，一种新兴的金属化合物结构材料。γ-TiAl合金具有密度低、高的比强度和比弹性模量，高温时仍可保持足够高的强度和刚度，同时具有良好的抗蠕变及抗氧化能力等突出特点。这使其成为航天、航空及汽车用发动机耐热结构件极具竞争力的材料。

TiAl基合金的室温延伸率通常在0.3-4%之间变化，屈服和拉伸强度则分别在250-600MPa和300-700MPa之间。早期研究的TiAl基合金多为铸态。通常铸态组织为粗大树枝晶，很容易产生疏松和成分偏析，因而其脆性极高，室温延性几乎为零。虽然TiAl基合金有许多优点，并在技术上取得了许多重要突破，但仍有许多性能方面的问题需要解决，比如TiAl合金低的室温塑性及伴随而来的成形性差，对于1000℃以上使用的高温部件具有相对较低的高温强度，800℃以上的抗氧化性能不足，拉伸强度、塑性与断裂/蠕变抗力具有相反关系等，所以应用受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体的制备原料包括：KClO3，NaCl，Ti，Al。

盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，球磨时间为24h。将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末进行压制成形，压制压力为180MPa。将制好的压坯放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。

盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体的检测步骤为：物相分析采用D240型X射线衍射仪分析，微观形貌采用JS701冷场发射型扫描电镜分析，粉末粒度采用Image软件统计。

所述的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体，以NaCl为稀释剂，通过盐助燃烧合成法制备TiAl金属间化合物粉末，其主要的产物为TiAl和少量的Ti3Al，反应产物中还有少量的TiO2。

所述的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体，随NaCl含量增加，由于其包裹保护作用，制备出的TiAl粉体纯度升高，当NaCl含量为20%时，TiAl质量分数为89.8%。

所述的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体，制备得到的TiAl粉末粒度随NaCl含量增加而显著降低，且粒度分布更加集中。当NaCl含量为20%时，颗粒的平均粒度最小，为0.4μm，粒度达到了亚微米级。

本发明的有益效果是：

采用KClO3，NaCl，Ti，Al为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体。其中，TiAl金属间化合物粉末的产物为TiAl和少量的Ti3Al，随NaCl含量增加，制备出的TiAl粉体纯度升高，且粒度分布更加集中。所制得的盐助燃烧合成制备超细TiAl粉体，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的超细TiAl粉体提供一种新的生产工艺。