一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法技術

本發明專利技術公開了一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法，包括備料、電流輔助擴散連接、預軋制板坯制備、軋制板坯加熱、熱軋、后處理步驟，采用電流輔助擴散連接，輔助實現TiAl/Ti2AlNb復合界面的低溫低壓快速結合，隨后軋制采用溫輥軋制，降低了軋制板坯的加熱保溫溫度，保溫處理溫度低于Ti2AlNb合金相變溫度和超塑成形溫度，保證了微觀組織在保溫過程中的穩定性；取消金屬包套設計，提高復合板的尺寸精度和制備效率。精度和制備效率。精度和制備效率。

【技術實現步驟摘要】
一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法


[0001]本專利技術涉及輕質高強結構材料復合板制備
，特別是一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法。

技術介紹

[0002]隨著我國航空航天技術的深入發展，新一代高新裝備要求具有更高的飛行速度和更遠的飛行距離，在耐高溫輕質結構材料與輕量化結構的雙重減重方面提出了更高要求。開發耐高溫輕質材料的輕量化結構符合未來的發展趨勢，需求非常迫切。
[0003]鈦鋁金屬間化合物，具有低密度、高比強度和良好的抗氧化性等特點，是未來最具應用潛力的輕質高溫金屬結構材料之一，其中TiAl合金的使用溫度可達700
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900℃，Ti2AlNb合金使用溫度可達650℃，在航空航天領域具有廣泛的應用前景。TiAl合金用于工作溫度較高的部位，Ti2AlNb合金用于服役溫度較低的部位，就可以發揮兩種材料各自的性能優勢。在航空航天蒙皮，熱防護系統等具有溫度梯度、熱環境復雜領域具有具大的應用潛力。因而，制備TiAl/Ti2AlNb復合板具有重要意義。
[0004]目前TiAl系復合板制備主要采用（CN114700697A）線切割薄板、真空擴散連接薄板后包套熱軋的方法，工藝復雜，存在一定不足：薄板機械表面處理困難、擴散連接時間長，包套成本高、軋制保溫溫度（1200℃）遠高于Ti2AlNb合金熱加工溫度造成組織易粗化、軋制后仍需熱處理進行行性調控等。如何避免和減小上述問題，提高復合板的尺寸精度和制備效率，降低工藝復雜性，是TiAl系復合板制備的關鍵問題。r/>
技術實現思路

[0005]針對以上問題，本專利技術旨在公開提供一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法。通過電流輔助實現TiAl/Ti2AlNb復合界面的低溫低壓快速結合，取消金屬包套設計，提高復合板的尺寸精度和制備效率。
[0006]其解決的技術方案是：一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法，包括以下步驟：備料：制備TiAl合金鍛餅和Ti2AlNb合金鍛餅，去除鍛餅表面氧化皮，將兩種合金鍛餅加工成等直徑的圓柱餅胚，將得到的圓柱餅胚的端面進行機械打磨至表面粗糙，隨后置于無水乙醇中超聲波清洗并風干；電流輔助擴散連接：將TiAl合金餅胚和Ti2AlNb合金餅胚交替置于放電等離子燒結爐爐腔內，進行抽真空處理，然后施加一定壓力通電流進行擴散連接；預軋制板坯制備：將連接后的餅坯組件置于線切割設備，沿界面平行方向在界面兩側進行切割，得到圓形板坯，隨后將圓形板坯再次進行線切割，獲得矩形復合板坯；軋制板坯加熱：將線切割后的矩形TiAl
?
Ti2AlNb復合板坯置于真空熱處理爐中900
?
970℃保溫一定時間；熱軋：將待軋制板坯從熱處理爐中取出，進行軋制，道次回爐保溫，再重復軋制，直
至獲得所需厚度的復合板材；后處理：對軋制后的復合板材進行表面處理。
[0007]優選的，所述備料步驟中等直徑的圓柱餅胚經線切割或銑削加工制得；所述機械打磨后表面粗糙度為Ra0.8
?
Ra1.6。
[0008]優選的，所述電流輔助擴散連接步驟中真空度為0.1Pa以下；連接參數為：溫度900
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970℃，壓力5
?
15MPa，時間10
?
30min。
[0009]優選的，所述預軋制板坯制備步驟中TiAl側和Ti2AlNb側至連接面厚度均可為1
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10mm，兩側厚度比可自由調整。
[0010]優選的，所述軋制板坯加熱中根據板坯厚度保溫時間為15
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60min。
[0011]優選的，所述熱軋步驟中軋輥溫度控制在500
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600℃，軋制速度為0.1m/s，道次壓下率5%~15%；道次回爐保溫溫度為900
?
970℃，保溫時間10~15min。
[0012]優選的，所述后處理步驟包括：先將軋制后的復合板材表面機械打磨，然后放置無水乙醇中超聲波清洗5min左右取出并自然風干。
[0013]由于以上技術方案的采用，本專利技術與現有技術相比具有如下優點：本專利技術采用電流輔助擴散連接，可以在保證界面結合質量的前提下，降低了連接溫度和連接時間，保證了TiAl合金和Ti2AlNb合金基體組織的穩定性，提高連接效率；本專利技術采用圓柱餅胚厚度，圓柱餅胚厚度相對較大，便于機械加工處理；預軋制板坯厚度可控性好，且復合板TiAl側和Ti2AlNb側厚度比可調；本專利技術通過預先實現TiAl合金和Ti2AlNb合金界面結合，可實現軋制前的無包套連接，隨后軋制采用溫輥軋制，降低了軋制板坯的加熱保溫溫度，保溫處理溫度低于Ti2AlNb合金相變溫度和超塑成形溫度，保證了微觀組織在保溫過程中的穩定性；本專利技術軋制復合板組織穩定性好，無需后續熱處理調控組織性能。
附圖說明
[0014]圖1為TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法工藝流程圖。
具體實施方式
[0015]為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例和圖1，對本專利技術的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0016]實施例1一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法，包括以下步驟：1.備料：制備TiAl合金鍛餅和Ti2AlNb合金鍛餅，去除鍛餅表面氧化皮，對兩種合金鍛餅進行線切割或銑削加工成等直徑的圓柱餅胚，將得到的圓柱餅胚上、下端面進行機械打磨至表面粗糙度Ra0.8
?
Ra1.6，隨后置于無水乙醇中超聲波清洗5min左右取出并自然風干；2.電流輔助擴散連接：將TiAl合金餅胚和Ti2AlNb合金餅胚（兩個或多個交替組合）置于放電等離子燒結爐爐腔內，進行抽真空處理，待真空度達到0.1Pa以下，施加一定壓
力通電流進行擴散連接；連接參數：溫度900℃，壓力15MPa，時間30min。
[0017]3.預軋制板坯制備：將連接后的餅坯組件置于線切割設備，沿界面平行方向在界面兩側進行切割，得到圓形板坯，隨后將圓形板坯再次進行線切割，獲得矩形復合板坯，TiAl側和Ti2AlNb側至連接面厚度均可為1mm（兩側厚度比可自由調整）。
[0018]4.軋制板坯加熱：將線切割后的矩形TiAl
?
Ti2AlNb復合板坯在真空熱處理爐中900℃，根據板坯厚度保溫15min。
[0019]5.熱軋：將待軋制板坯從熱處理爐中取出，進行軋制，軋輥溫度為500
?
550℃，軋制速度為0.1m/s，道次壓下率5%~10%，道次回爐保溫，保溫溫度為900℃，保溫時間10min，再重復軋制，直至獲得所需厚度的復合板材。
[0020]6.后處理：對軋制后的復合板材進行表面處理：先將軋制后的復合板材表面機械本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法，其特征在于，包括以下步驟：備料：制備TiAl合金鍛餅和Ti2AlNb合金鍛餅，去除鍛餅表面氧化皮，將兩種合金鍛餅加工成等直徑的圓柱餅胚，將得到的圓柱餅胚的端面進行機械打磨至表面粗糙，隨后置于無水乙醇中超聲波清洗并風干；電流輔助擴散連接：將TiAl合金餅胚和Ti2AlNb合金餅胚交替置于放電等離子燒結爐爐腔內，進行抽真空處理，然后施加一定壓力通電流進行擴散連接；預軋制板坯制備：將連接后的餅坯組件置于線切割設備，沿界面平行方向在界面兩側進行切割，得到圓形板坯，隨后將圓形板坯再次進行線切割，獲得矩形復合板坯；軋制板坯加熱：將線切割后的矩形TiAl
?
Ti2AlNb復合板坯置于真空熱處理爐中900
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970℃保溫一定時間；熱軋：將待軋制板坯從熱處理爐中取出，進行軋制，道次回爐保溫，再重復軋制，直至獲得所需厚度的復合板材；后處理：對軋制后的復合板材進行表面處理。2.根據權利要求1所述的TiAl/Ti2AlNb復合板無包套軋制方法，其特征在于，所述備料步驟中等直徑的圓柱餅胚經線切割或銑削加工制得；所述機械打磨后表面粗糙度為Ra0.8
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Ra1.6。3.根據權利要求1所述的TiAl/Ti2AlN...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜志豪，魏欣，李良，韓建超，馬世榜，
申請(專利權)人：南陽師范學院，
類型：發明
國別省市：