一种阻燃钛基钎料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种阻燃钛基钎料及其制备方法与应用，属于钛基钎料技术领域。一种阻燃钛基钎料，主要由如下质量百分比的组分组成：Zr：30％～40％、Cu：22％～34％、Al：0.5％～1％、Cr：0.5％～2％、V：0％～1％，Ti为余量。按照上述配比对钛锆铜钎料以及纯铝、铜铬合金进行真空熔炼，得到合金铸锭，再采用气雾法进行粉末的制备，得到具有抗氧化性、阻燃性等特点的阻燃钛基钎料粉末。该制备阻燃钛基钎料的工艺简单，生产成本低，适合大规模生产，对提高航空发动机叶尖涂层的阻燃性能等具有重要意义。空发动机叶尖涂层的阻燃性能等具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃钛基钎料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于钛基钎料
，具体涉及一种阻燃钛基钎料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]由于钛合金具有密度低、耐热性较好、抗腐蚀性好以及机械强度较高等优点，已普遍被用于制作先进航空发动机的压气机机匣、转子盘、转子叶片、静子叶片和风扇叶片等零部件，以减轻发动机的重量，提高推重比。但随着发动机的进口温度和燃气压力的增大，发动机的压气机及涡轮叶片部分服役环境更加恶劣，特别是叶尖部分。由于飞行中瞬态载荷或机动过载等原因，通常会引起涡轮叶尖径向间隙骤然缩小，叶尖与机匣接触，发生干涉磨擦，在短时间内发生急剧升温，达到钛合金熔点，从而引发钛火造成涂层甚至基体的失效。
[0003]当前解决钛火的主要方法为在叶尖表面制备一层耐磨涂层，使得叶片与机匣的挂摩过程中不直接对叶片基体进行摩擦，消耗的是叶片的耐磨涂层以及机匣的可磨耗涂层。但这种方法存在的问题主要是在服役过程可能受环境的影响导致涂层的失效，从而使钛合金基体暴露，在刮擦中引发钛火。此外，现有的叶尖涂层所使用的粉末中大多只具备一定的高温抗氧化性能和抗腐蚀性能，并未在阻燃这一方面有所突破。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种阻燃钛基钎料及其制备方法与应用，解决涡轮叶尖干涉磨擦引发的钛火问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种阻燃钛基钎料，按质量百分比计，包括Zr：30％～40％，Cu：22％～34％，Al：0.5％～1％，Cr：0.5％～2％，Ti为余量。
[0007]优选地，还包括质量百分比≤1％的V。
[0008]优选地，所述阻燃钛基钎料的粒度为50～100μm。
[0009]优选地，所述阻燃钛基钎料的球形度≥90％。
[0010]本专利技术还公开了上述一种阻燃钛基钎料的制备方法，步骤如下：
[0011]1)采用钛锆铜钎料、纯铝、铜铬合金作为钎料合金的原料，各原料按照比例进行精确称量，每种组分的质量精确其组分的0.1％；
[0012]2)对步骤1)中称量的原料熔炼，保温，得到钛合金锭坯；
[0013]3)对步骤2)得到的钛合金锭坯进行复称检验，合金锭坯质量与熔炼前合金原料偏差在1％以内的为合格锭坯，超过1％的为不合格锭坯；
[0014]4)对步骤3)中的合格锭坯破碎、制粉，得到钛合金粉末；
[0015]5)对步骤4)中得到的钛合金粉末筛分，得到阻燃钛基钎料。
[0016]优选地，步骤1)中，原料的纯度为99.9％。
[0017]优选地，步骤1)中，原料中还加入纯钒。
[0018]优选地，步骤2)中，熔炼的条件为：在氩气保护下进行真空熔炼，熔炼温度为1500℃，真空度＞10
‑3pa。
[0019]优选地，步骤4)中，破碎、制粉的具体步骤为：采用气雾化方法，对合格锭坯在气体气压：25～35bar，气流：20～25m3/min，气体温度：0℃，雾化速率：0.4～1.0Kg/min，雾化气氛氧分压低于10ppm或0.01％的条件下破碎、制粉。
[0020]本专利技术还公开了上述一种阻燃钛基钎料在阻燃钛合金的钎焊，以及航空发动机叶片叶尖具有阻燃性能的耐磨涂层制备中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术提供的一种阻燃钛基钎料，以TiZrCu合金作为基体，具有低熔点、低脆性能的优点；强化元素Al以单质的形式进行添加，提高钎料的抗氧化性及抗腐蚀性；钛与锆可无限固溶，Cr以CuCr中间合金的形式进行添加，能够起到提高钎料的抗氧化性以及阻燃性能的作用。阻燃钛合金中的Cr元素向外扩散，和氧反应生成Cr2O3，密度高于TiO2的密度，Ti原子很难通过Cr2O3向外扩散与氧反应，提高燃烧表面致密度，抑制氧的扩散。通过在TiZrCu基体中添加适量的Al和Cr来提高阻燃钎料的抗氧化性和阻燃性能，得到的阻燃钛基钎料同时具有992℃低熔点的特性，因而该阻燃钛基钎料能够保护叶片基材，适用于阻燃钛合金的钎焊以及航空发动机叶片叶尖具有阻燃性能的耐磨涂层的制备，可以作为多种钛合金基体的发动机叶尖合金涂层。
[0023]进一步地，阻燃钛基钎料加入V元素，阻燃钛合金中的V元素向外扩散，和氧反应生成V2O5，密度高于TiO2的密度，Ti原子很难通过V2O5向外扩散与氧反应，提高燃烧表面致密度，抑制氧的扩散，能够进一步提高钎料的抗氧化性以及阻燃性能。
[0024]本专利技术提供的一种阻燃钛基钎料的制备方法，制备出的钛基钎料粉末，质量均匀一致，杂质含量极低，在钎料熔炼以及粉末制备过程时处于真空氛围下的，粉末中的氧含量可调控且较低，工艺性能优越；同时生产成本低，制备方法简单，适合大规模生产，对提高航空发动机叶片叶尖的阻燃性能具有重大意义。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术做进一步详细描述：
[0026]本专利技术提供的一种阻燃钛基钎料，按质量百分比(wt％)计，包括Zr：30％～40％，Cu：22％～34％，Al：0.5％～1％，Cr：0.5％～2％，V：0％～1％，Ti为余量。
[0027]本专利技术提供的一种阻燃钛基钎料的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)配料：
[0029]采用钛锆铜钎料、纯铝、铜铬合金作为钎料合金的原料，原料的纯度为99.9％，各原料按照比例进行精确称量，每种组分的质量精确其组分的0.1％；进一步地，原料中还可以加入纯钒。
[0030](2)熔炼合金化：
[0031]将步骤(1)中配置好的合金原料，采用熔炼设备，在氩气保护下进行真空熔炼，熔炼温度为1500℃，真空度在10
‑3pa以上；熔化完成后继续在氩气保护下保温1～6h，以确保合金成分的均匀性，随后倒入石墨模具，得到钛合金锭坯；
[0032]其中，所述熔炼设备为真空感应加热炉，保温时间优选1h。
[0033](3)熔炼合金锭的复检：
[0034]将步骤(2)所制得的钛合金锭坯进行复称检验，合金锭坯质量与熔炼前合金原料偏差在1％以内的为合格锭坯，超过1％的为不合格锭坯；
[0035](4)合金锭坯的破碎，制粉：
[0036]将步骤(3)中经检验合格的合金锭坯通过气雾化方法，得到合金粉末；
[0037]其中，气雾化方法中气体气压：25～35bar，气流：20～25m3/min，气体温度：0℃，雾化速率：0.4～1.0Kg/min，雾化气氛氧分压低于或等于10ppm或0.01％；
[0038](5)钎料粉末的筛分：
[0039]将步骤(4)中气雾法制粉后的钎料粉末采用目的筛网进行过筛分级，筛下的粉末即为合格的成品钎料粉末，筛选的粉末粒度为50～100μm，球形度≥90％。
[0040]实施例1
[0041]一种阻燃钛基钎料，按质量百分比计，包括Zr：36％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃钛基钎料，其特征在于，按质量百分比计，包括Zr：30％～40％，Cu：22％～34％，Al：0.5％～1％，Cr：0.5％～2％，Ti为余量。2.如权利要求1所述的一种阻燃钛基钎料，其特征在于，还包括质量百分比≤1％的V。3.如权利要求1或2所述的一种阻燃钛基钎料，其特征在于，所述阻燃钛基钎料的粒度为50～100μm。4.如权利要求1或2所述的一种阻燃钛基钎料，其特征在于，所述阻燃钛基钎料的球形度≥90％。5.权利要求1～4任意一项所述的一种阻燃钛基钎料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)采用钛锆铜钎料、纯铝、铜铬合金作为钎料合金的原料，各原料按照比例进行精确称量，每种组分的质量精确其组分的0.1％；2)对步骤1)中称量的原料熔炼，保温，得到钛合金锭坯；3)对步骤2)得到的钛合金锭坯进行复称检验，合金锭坯质量与熔炼前合金原料偏差在1％以内的为合格锭坯，超过1％的为不合格锭坯；4)对步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冠军，张学渊，刘梅军，张贵锋，李长久，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：