本发明专利技术公开了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti‑6Al‑4V粉末，余量为Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb粉末。本发明专利技术还公开了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，将Ti‑6Al‑4V粉末和Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb粉末按照比例在转速200r/min条件下混合30分钟后，进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，烧结压力为30MPa；其中，Ti‑6Al‑4V粉末的质量百分比为4％～12％。
A TiAl-based alloy material with core-shell structure and its preparation method
The present invention discloses a TiAl-based alloy material with core-shell structure. The alloy material consists of raw materials with the following mass percentages: Ti_6Al_4V powder with a mass percentages of 4%-12%, and Ti_48Al_2Cr_2Nb powder with a residual amount. The invention also discloses a preparation method of TiAl-based alloy material with core-shell structure. Ti_6Al_4V powder and Ti_48Al_2Cr_2Nb powder are mixed in proportion at 200 r/min for 30 minutes before hot isostatic pressing sintering. The sintering temperature is 1200 C, the sintering time is 60 min, and the sintering pressure is 30 MPa. Among them, the mass percentage of Ti_6Al_4V powder is 4%-40 MPa. 12%.
【技术实现步骤摘要】
一种具有核壳结构的TiAl基合金材料及其制备方法
本专利技术涉及结构材料领域，具体涉及一种具有核壳结构的TiAl基合金材料及其制备方法。
技术介绍
TiAl基合金具有良好的高温性能，是一种非常有前景的高温结构材料。近年来，随着航空航天的快速发展，对航空零部件各项性能的要求也相应的提高，尤其是延展性能。但传统的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末制备出来的TiAl基合金难以克服的室温脆性抑制了它的发展。常规的冷加工手段难以对其进行加工，因此研究通过热加工的手段对其进行加工是非常有必要的。目前，随着预合金粉末制备技术的成熟，研究者发现通过向预合金粉末中添加其它合金杂性能会更优越，因此这一方法也受到越来越多人的认可。现通过粉末冶金的方法制备了一种以预合金粉末(Ti-48Al-2Cr-2Nb)为核，以预合金粉末(Ti-6Al-4V)为壳的核壳结构γ-TiAl基合金，通过形成核壳结构来改善TiAl基合金的性能。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，本专利技术的专利技术目的之一是通过以预合金粉末(Ti-48Al-2Cr-2Nb)为核，同时以预合金粉末(Ti-6Al-4V)为壳得到核壳结构γ-TiAl基合金以解决TiAl基合金的低温脆性、高温低延展性问题。本专利技术的专利技术目的之二是通过调节Ti-6Al-4V粉末的质量百分比以更好的改善合金材料的加工塑形和延展性。本专利技术设计开发了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，本专利技术的专利技术目的是通过加入一定量的Ti-6Al-4V合金粉末，解决TiAl基合金的低温脆性、高温低延展性问题。本专利技术提供的技术方案为：一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti-6Al-4V粉末，余量为Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。优选的是，所述Ti-6Al-4V粉末粒径为不大于45μm；以及所述Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒径为120～150μm。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为96％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为8％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为92％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为12％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为88％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，将Ti-6Al-4V粉末和Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末按照比例在转速200r/min条件下混合30分钟后，进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，烧结压力为30MPa；其中，Ti-6Al-4V粉末的质量百分比为4％～12％。优选的是，所述Ti-6Al-4V粉末粒径为不大于45μm；以及所述Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒径为120～150μm。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为96％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为8％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为92％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。优选的是，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为12％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为88％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、本专利技术提供的合金材料与100％成分的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金相比，核壳结构合金的高温抗拉强度降低很小，但是大大提高了其塑性；这种核壳结构设计可以在材料变形中很好地改善TiAl基材料的塑性，有利于材料加工成型；2、本专利技术提供的通过调节Ti-6Al-4V粉末的质量百分比，可以更好的改善合金材料的加工塑形和延展性。附图说明图1是实施例1中制备的烧结组织扫描电镜。图2是实施例1中制备的烧结组织能谱图片。图3是实施例2中制备的烧结组织扫描电镜。图4是实施例2中制备的烧结组织能谱图片。图5是实施例3中制备的烧结组织扫描电镜。图6是实施例3中制备的烧结组织能谱图片。图7是实施例4中制备的烧结组织扫描电镜。图8是实施例4中制备的烧结组织能谱图片。图9是实施例5中制备的烧结组织扫描电镜。图10是实施例5中制备的烧结组织能谱图片。图11是对比例的烧结组织形貌图片。图12是实施例1～5中制备的烧结组织在应变速率5×10-5s-1，温度800℃进行应力拉伸试验的应力应变曲线。图13是实施例1～5中制备的烧结组织在应变速率5×10-5s-1，温度900℃进行应力拉伸试验的应力应变曲线。图14是实施例1～5中制备的烧结组织在应变速率5×10-5s-1，温度1000℃进行应力拉伸试验的应力应变曲线。图15是对比例制备的烧结组织在应变速率5×10-5s-1，温度800℃～1000℃进行应力拉伸试验的应力应变曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti-6Al-4V粉末，余量为Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末；其中，Ti-6Al-4V粉末粒径为不大于45μm，Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒径为120～150μm。本专利技术还提供了一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，按照比例将粉末充分混合，混合粉末的时间为30分钟，转速200r/min；将混合后的粉末在真空热压烧结炉中进行热等静压烧结，温度为1200℃，烧结时间为60min，压强为30MPa。实施例如表1所示，按照如下质量将原料粉末充分混合，混合粉末的时间为30分钟，转速200r/min；将混合后的粉末在真空热压烧结炉中进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，压强为30MPa。表1原料质量比例表实施例Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末(g)Ti-6Al-4V粉末(g)烧结温度(℃)实施例14821200实施例24731200实施例34641200实施例44551200实施例54461200对比例取Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末50克。将粉末在真空热压烧结炉中进行预压，然后进行热等静压，在真空条件下进行烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为60min，压强为30MPa。试验例分别对实施例1～5和对比例进行应力拉伸试验，试验条件如表2所示。表2原料质量比例表试验结果分析如图1～10所示，可见烧结后的组织为(γ-TiAl+α2-Ti3Al)+(α+β)，如图2、4、6、8、10所示，在能谱图片中，浅色区域为预合金粉末形成的(γ-TiAl+α2-Ti3Al)组织，深色区域为分布在预合金粉末四周的(α+β)。Ti-6Al-4V添加的含量不同直接导致包覆在核周围的厚度不同，添加4％Ti-6Al-4V、6％Ti-6Al-4V、8％Ti-6Al-4V、10％Ti-6Al-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti‑6Al‑4V粉末，余量为Ti‑48Al‑2Cr‑2Nb粉末。
【技术特征摘要】
1.一种具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％～12％的Ti-6Al-4V粉末，余量为Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。2.如权利要求1所述的具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述Ti-6Al-4V粉末粒径为不大于45μm；以及所述Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末粒径为120～150μm。3.如权利要求2所述的具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为4％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为96％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。4.如权利要求2所述的具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为8％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为92％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。5.如权利要求2所述的具有核壳结构的TiAl基合金材料，其特征在于，所述合金材料由以下质量百分比的原材料组成：质量百分比为12％的Ti-6Al-4V粉末，质量百分比为88％的Ti-48Al-2Cr-2Nb粉末。6.一种具有核壳结构的TiAl基合金材料的制备方法，其特征在于，将Ti-6Al-4V...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈华，段振鑫，裴文，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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