Ｔｉ基合金多层板的制备方法技术

Ｔｉ基合金多层板的制备方法，它涉及合金多层板的制备方法。本发明专利技术解决了现有单一的Ｔｉ合金不能应用于５５０℃以上的氧化环境中；单一的钛铝金属间化合物的室温脆性大和可加工性差；现有制备多层板的方法存在诸多缺陷的问题。方法：预磨合金，超声波清洗，涂覆ＡｌＣｌ３粉末或ＮＨ４Ｃｌ粉末，或者采用ＨＣｌ擦拭铝箔，然后铝箔包覆，进行渗铝处理，再热处理，即完成。本发明专利技术Ｔｉ基合金多层板，室温脆性小和可加工性好，在氧化环境中的使用温度达９８０～１０００℃。本发明专利技术所用设备简单，操作容易，成本低，无污染，周期短，并且可以对薄板的特定部位进行处理，形成微区多层板结构，平整度较好，且避免了层界面形成空洞。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金多层板的制备方法。
技术介绍
钛及钛合金活性大，在高温下极易氧化，第一代高温钛合金是Ti-6A1-4V，使用温 度为300-35(TC，随后相继研制出使用温度达40(TC的钛合金，使用温度由40(TC上升到 55(TC经历了 40年。但是单一的Ti合金不能应用于55(TC以上的氧化环境中。 与一般钛合金相比，钛铝金属间化合物Ti3Al(a》和TiAl(Y)的最大优点是高温 性能好(最高使用温度分别为816和982°C )、抗氧化能力强、抗蠕变性能好和重量轻(密 度仅为镍基高温合金的1/2)，这些优点使其成为未来航空发动机及飞机结构件最具竞争力 的材料。但是单一的钛铝金属间化合物的室温脆性大、可加工性差等缺点严重阻碍了它的 应用。 目前，制备多层板的方法主要有重复压縮+扎制法、等离子喷涂、电沉积、磁控溅 射等。但是由于设备昂贵、方法复杂、污染大、周期长、平整度较差等问题，限制了他们的应 用，而且不可以对薄板的特定部位进行处理，无法形成微区多层板结构，还会由于科肯达尔 效应，在多层结构的界面常常形成空洞缺陷。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有单一的Ti合金不能应用于550°C以上的氧化环境中；单一 的钛铝金属间化合物的室温脆性大和可加工性差；现有制备多层板的方法存在诸多缺陷的 问题，而提供了 。 按以下步骤实现一、采用800#砂纸预磨Ti基合金 薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，再将A1C13粉末或NH4C1粉末按每平 方厘米0. 1 0. 5g的比例涂覆到Ti基合金薄板的表面，得试件；二、然后用铝箔将试件包 覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为 500 90(TC的条件下渗铝处理0. 1 6h ;三、将渗铝处理后的试件置于氩气气氛、氢气气 氛或真空、温度为1000 1300°C的条件热处理O. 5 12h，即完成Ti基合金多层板的制备； 步骤一中Ti基合金薄板的厚度为0. 1 0. 5mm，Ti基合金薄板的晶粒尺寸小于1 P m ;步骤 二中真空条件的真空度为0. 1 10Pa ;步骤二中铝箔的单层厚度为10 200 ii m ;步骤二中 包覆的铝箔为1 5层。 按以下步骤实现一、采用800#砂纸预磨Ti基合金 薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，得试件；二、采用体积浓度为5 10%的HC1擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置于烧 结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500 90(TC的条件下渗铝处理0. 1 6h ; 三、将渗铝处理后的试件置于氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为1000 130(TC的条件热 处理0. 5 12h，即完成Ti基合金多层板的制备；步骤一中Ti基合金薄板的厚度为0. 1 0. 5mm，Ti基合金薄板的晶粒尺寸小于1 P m ;步骤二中真空条件的真空度为0. 1 10Pa ;步骤二中铝箔的单层厚度为10 200 m ;步骤二中包覆的铝箔为1 5层。 本专利技术利用钛基高温合金作为韧化相的芯层，Ti-Al金属间化合物作为抗氧化的表层相，制备Ti基合金多层板结构，不但提高了其抗氧化性能，而且由于界面效应，还同时提高了其强度，室温脆性小和可加工性好。本专利技术制备的Ti基合金多层板在氧化环境中的使用温度达980 IOO(TC。本专利技术所用设备简单，操作容易，成本低，无污染，周期短，并且可以对薄板的特定部位进行处理，形成微区多层板结构。 本专利技术采用的Ti基合金薄板为晶粒尺寸小于10 m的细晶材料，可以避免科肯达 尔效应在多层结构的层界面形成空洞。 本专利技术制备Ti基合金多层板，在渗铝的过程中可以根据Ti基合金薄板的厚度及 热处理时间长短等因素，调节施加压力，使薄板在渗铝后不会产生变形(在薄板厚度大，且 渗铝处理时间短的情况，可以不施加压力)，平整度较好，而且用铝箔包覆渗铝对试样的尺 寸大小不受限制(可以根据需要对试件的特定区域进行微区渗铝，而不进行整体渗铝)，渗 铝过程中A1C13或NH4C1催化剂在高温下为气态，渗铝过程顺利，薄板的表面平整，不与铝箔 发生粘连，表面光洁度较高，同时设备不会受到浸蚀。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。 具体实施方式一 本实施方式按以下步骤实现一、 采用800#砂纸预磨Ti基合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，再将 A1C13粉末或NH4C1粉末按每平方厘米0. 1 0. 5g的比例涂覆到Ti基合金薄板的表面，得 试件；二、然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0 IMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气 气氛、氢气气氛或真空、温度为500 900°C的条件下渗铝处理0. 1 6h ;三、将渗铝处理后 的试件置于氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为1000 130(TC的条件热处理0. 5 12h，即 完成Ti基合金多层板的制备；步骤一中Ti基合金薄板的厚度为0. 1 0. 5mm， Ti基合金薄 板的晶粒尺寸小于1 P m ;步骤二中真空条件的真空度为0. 1 10Pa ;步骤二中铝箔的单层 厚度为10 200iim;步骤二中包覆的铝箔为1 5层。 本实施方式步骤一中预磨目的是去除Ti基合金上的氧化层。 本实施方式步骤一中Ti基合金薄板是采用电子束物力气相沉积技术制得。 本实施方式步骤一中A1C13粉末或NH4C1粉末是作为渗铝催化剂。 本实施方式步骤二中渗铝采用现有常规渗铝技术。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中超声波清洗 3 5min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中超声波清洗 4min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中Ti基合金薄板的厚度为0. 2 0. 4mm。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一 Ti基合金薄板的厚度为0. 3mm。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中铝箔的单层厚 度为20 180iim。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤二中铝箔的单层厚 度为100 ym。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式六或七不同的是步骤二中施加 OMPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式六或七相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤二中在氩气气氛、 温度为50(TC的条件下渗铝处理30min。其它步骤及参数与具体实施方式八相同。 具体实施方式十本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤二中将渗铝处理后 的试件置于氢气气氛、温度为110(TC的条件热处理2h。其它步骤及参数与具体实施方式九 相同。具体实施方式i^一 本实施方式按以下步骤实现 一、采用800#砂纸预磨Ti基合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，得 试件；二、采用体积浓度为5 10本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ｔｉ基合金多层板的制备方法，其特征在于Ｔｉ基合金多层板的制备方法按以下步骤实现：一、采用８００＃砂纸预磨Ｔｉ基合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗２～６ｍｉｎ，再将ＡｌＣｌ↓［３］粉末或ＮＨ↓［４］Ｃｌ粉末按每平方厘米０．１～０．５ｇ的比例涂覆到Ｔｉ基合金薄板的表面，得试件；二、然后用铝箔将试件包覆起来，并施加０～１ＭＰａ的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为５００～９００℃的条件下渗铝处理０．１～６ｈ；三、将渗铝处理后的试件置于氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为１０００～１３００℃的条件热处理０．５～１２ｈ，即完成Ｔｉ基合金多层板的制备；步骤一中Ｔｉ基合金薄板的厚度为０．１～０．５ｍｍ，Ｔｉ基合金薄板的晶粒尺寸小于１μｍ；步骤二中真空条件的真空度为０．１～１０Ｐａ；步骤二中铝箔的单层厚度为１０～２００μｍ；步骤二中包覆的铝箔为１～５层。

【技术特征摘要】
Ti基合金多层板的制备方法，其特征在于Ti基合金多层板的制备方法按以下步骤实现一、采用800#砂纸预磨Ti基合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，再将AlCl3粉末或NH4Cl粉末按每平方厘米0.1～0.5g的比例涂覆到Ti基合金薄板的表面，得试件；二、然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～900℃的条件下渗铝处理0.1～6h；三、将渗铝处理后的试件置于氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为1000～1300℃的条件热处理0.5～12h，即完成Ti基合金多层板的制备；步骤一中Ti基合金薄板的厚度为0.1～0.5mm，Ti基合金薄板的晶粒尺寸小于1μm；步骤二中真空条件的真空度为0.1～10Pa；步骤二中铝箔的单层厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。2. 根据权利要求1所述的Ti基合金多层板的制备方法，其特征在于步骤一中超声波清 洗3 5min。3. 根据权利要求2所述的Ti基合金多层板的制备方法，其特征在于步骤一中Ti基合 金薄板的厚度为0. 2 0. 4mm。4. 根据权利要求3所述的Ti基合金多层板的制备方法，其特征在于步骤二中在氩气气 氛、温度为50(TC的条件下渗铝处理30min。5. 根据权利要求4所述的Ti基合金多层板的制备方法，其特征在于步骤二中将渗铝处 理后的试件置于氢气气氛、温度为110(TC...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵轶杰，卢亮，李明伟，曾岗，何飞，赫晓东，孙跃，宋广平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]