一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法技术

本发明专利技术公开了一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法，包括备料、电流辅助扩散连接、预轧制板坯制备、轧制板坯加热、热轧、后处理步骤，采用电流辅助扩散连接，辅助实现TiAl/Ti2AlNb复合界面的低温低压快速结合，随后轧制采用温辊轧制，降低了轧制板坯的加热保温温度，保温处理温度低于Ti2AlNb合金相变温度和超塑成形温度，保证了微观组织在保温过程中的稳定性；取消金属包套设计，提高复合板的尺寸精度和制备效率。精度和制备效率。精度和制备效率。

【技术实现步骤摘要】
一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法


[0001]本专利技术涉及轻质高强结构材料复合板制备
，特别是一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天技术的深入发展，新一代高新装备要求具有更高的飞行速度和更远的飞行距离，在耐高温轻质结构材料与轻量化结构的双重减重方面提出了更高要求。开发耐高温轻质材料的轻量化结构符合未来的发展趋势，需求非常迫切。
[0003]钛铝金属间化合物，具有低密度、高比强度和良好的抗氧化性等特点，是未来最具应用潜力的轻质高温金属结构材料之一，其中TiAl合金的使用温度可达700
‑
900℃，Ti2AlNb合金使用温度可达650℃，在航空航天领域具有广泛的应用前景。TiAl合金用于工作温度较高的部位，Ti2AlNb合金用于服役温度较低的部位，就可以发挥两种材料各自的性能优势。在航空航天蒙皮，热防护系统等具有温度梯度、热环境复杂领域具有具大的应用潜力。因而，制备TiAl/Ti2AlNb复合板具有重要意义。
[0004]目前TiAl系复合板制备主要采用（CN114700697A）线切割薄板、真空扩散连接薄板后包套热轧的方法，工艺复杂，存在一定不足：薄板机械表面处理困难、扩散连接时间长，包套成本高、轧制保温温度（1200℃）远高于Ti2AlNb合金热加工温度造成组织易粗化、轧制后仍需热处理进行行性调控等。如何避免和减小上述问题，提高复合板的尺寸精度和制备效率，降低工艺复杂性，是TiAl系复合板制备的关键问题。r/>
技术实现思路

[0005]针对以上问题，本专利技术旨在公开提供一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法。通过电流辅助实现TiAl/Ti2AlNb复合界面的低温低压快速结合，取消金属包套设计，提高复合板的尺寸精度和制备效率。
[0006]其解决的技术方案是：一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法，包括以下步骤：备料：制备TiAl合金锻饼和Ti2AlNb合金锻饼，去除锻饼表面氧化皮，将两种合金锻饼加工成等直径的圆柱饼胚，将得到的圆柱饼胚的端面进行机械打磨至表面粗糙，随后置于无水乙醇中超声波清洗并风干；电流辅助扩散连接：将TiAl合金饼胚和Ti2AlNb合金饼胚交替置于放电等离子烧结炉炉腔内，进行抽真空处理，然后施加一定压力通电流进行扩散连接；预轧制板坯制备：将连接后的饼坯组件置于线切割设备，沿界面平行方向在界面两侧进行切割，得到圆形板坯，随后将圆形板坯再次进行线切割，获得矩形复合板坯；轧制板坯加热：将线切割后的矩形TiAl
‑
Ti2AlNb复合板坯置于真空热处理炉中900
‑
970℃保温一定时间；热轧：将待轧制板坯从热处理炉中取出，进行轧制，道次回炉保温，再重复轧制，直
至获得所需厚度的复合板材；后处理：对轧制后的复合板材进行表面处理。
[0007]优选的，所述备料步骤中等直径的圆柱饼胚经线切割或铣削加工制得；所述机械打磨后表面粗糙度为Ra0.8
‑
Ra1.6。
[0008]优选的，所述电流辅助扩散连接步骤中真空度为0.1Pa以下；连接参数为：温度900
‑
970℃，压力5
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15MPa，时间10
‑
30min。
[0009]优选的，所述预轧制板坯制备步骤中TiAl侧和Ti2AlNb侧至连接面厚度均可为1
‑
10mm，两侧厚度比可自由调整。
[0010]优选的，所述轧制板坯加热中根据板坯厚度保温时间为15
‑
60min。
[0011]优选的，所述热轧步骤中轧辊温度控制在500
‑
600℃，轧制速度为0.1m/s，道次压下率5%~15%；道次回炉保温温度为900
‑
970℃，保温时间10~15min。
[0012]优选的，所述后处理步骤包括：先将轧制后的复合板材表面机械打磨，然后放置无水乙醇中超声波清洗5min左右取出并自然风干。
[0013]由于以上技术方案的采用，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术采用电流辅助扩散连接，可以在保证界面结合质量的前提下，降低了连接温度和连接时间，保证了TiAl合金和Ti2AlNb合金基体组织的稳定性，提高连接效率；本专利技术采用圆柱饼胚厚度，圆柱饼胚厚度相对较大，便于机械加工处理；预轧制板坯厚度可控性好，且复合板TiAl侧和Ti2AlNb侧厚度比可调；本专利技术通过预先实现TiAl合金和Ti2AlNb合金界面结合，可实现轧制前的无包套连接，随后轧制采用温辊轧制，降低了轧制板坯的加热保温温度，保温处理温度低于Ti2AlNb合金相变温度和超塑成形温度，保证了微观组织在保温过程中的稳定性；本专利技术轧制复合板组织稳定性好，无需后续热处理调控组织性能。
附图说明
[0014]图1为TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法工艺流程图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例和图1，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0016]实施例1一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法，包括以下步骤：1.备料：制备TiAl合金锻饼和Ti2AlNb合金锻饼，去除锻饼表面氧化皮，对两种合金锻饼进行线切割或铣削加工成等直径的圆柱饼胚，将得到的圆柱饼胚上、下端面进行机械打磨至表面粗糙度Ra0.8
‑
Ra1.6，随后置于无水乙醇中超声波清洗5min左右取出并自然风干；2.电流辅助扩散连接：将TiAl合金饼胚和Ti2AlNb合金饼胚（两个或多个交替组合）置于放电等离子烧结炉炉腔内，进行抽真空处理，待真空度达到0.1Pa以下，施加一定压
力通电流进行扩散连接；连接参数：温度900℃，压力15MPa，时间30min。
[0017]3.预轧制板坯制备：将连接后的饼坯组件置于线切割设备，沿界面平行方向在界面两侧进行切割，得到圆形板坯，随后将圆形板坯再次进行线切割，获得矩形复合板坯，TiAl侧和Ti2AlNb侧至连接面厚度均可为1mm（两侧厚度比可自由调整）。
[0018]4.轧制板坯加热：将线切割后的矩形TiAl
‑
Ti2AlNb复合板坯在真空热处理炉中900℃，根据板坯厚度保温15min。
[0019]5.热轧：将待轧制板坯从热处理炉中取出，进行轧制，轧辊温度为500
‑
550℃，轧制速度为0.1m/s，道次压下率5%~10%，道次回炉保温，保温温度为900℃，保温时间10min，再重复轧制，直至获得所需厚度的复合板材。
[0020]6.后处理：对轧制后的复合板材进行表面处理：先将轧制后的复合板材表面机械本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：备料：制备TiAl合金锻饼和Ti2AlNb合金锻饼，去除锻饼表面氧化皮，将两种合金锻饼加工成等直径的圆柱饼胚，将得到的圆柱饼胚的端面进行机械打磨至表面粗糙，随后置于无水乙醇中超声波清洗并风干；电流辅助扩散连接：将TiAl合金饼胚和Ti2AlNb合金饼胚交替置于放电等离子烧结炉炉腔内，进行抽真空处理，然后施加一定压力通电流进行扩散连接；预轧制板坯制备：将连接后的饼坯组件置于线切割设备，沿界面平行方向在界面两侧进行切割，得到圆形板坯，随后将圆形板坯再次进行线切割，获得矩形复合板坯；轧制板坯加热：将线切割后的矩形TiAl
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Ti2AlNb复合板坯置于真空热处理炉中900
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970℃保温一定时间；热轧：将待轧制板坯从热处理炉中取出，进行轧制，道次回炉保温，再重复轧制，直至获得所需厚度的复合板材；后处理：对轧制后的复合板材进行表面处理。2.根据权利要求1所述的TiAl/Ti2AlNb复合板无包套轧制方法，其特征在于，所述备料步骤中等直径的圆柱饼胚经线切割或铣削加工制得；所述机械打磨后表面粗糙度为Ra0.8
‑
Ra1.6。3.根据权利要求1所述的TiAl/Ti2AlN...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志豪，魏欣，李良，韩建超，马世榜，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：