【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天用异形板壳件的成形。
技术介绍
1、随着航空航天事业的发展，该领域对轻质耐高温结构材料的需求日益增加。目前服役在700℃～900℃的关键热端壳体件主要依赖镍基高温合金。然而，镍基高温合金较高的密度(7.9g/cm3～8.5g/cm3)不仅导致结构件重量过大，进而增加飞行器的能源消耗，而且还可能加剧安全风险，对飞行性能和稳定性构成潜在威胁。因此亟待发展新型的轻质耐高温结构材料来满足新一代飞行装备对高温屈服强度，蠕变性能，抗氧化性能等的需求。nial金属间化合物因具有低密度，优异的抗氧化性能和高热导率等，使其成为近些年兴起的一类极具潜力的耐高温结构材料。然而nial金属间化合物存在的低温脆性和较大的热成形抗力，即使在高温下也很难成形，使得传统制备和加工技术难以成形出大尺寸的nial合金薄壁构件。公开号cn 103057203 a提出了一种层状nial材料及其制备方法，该方法通过ni箔和al箔材交错堆叠，在真空反应热压烧结炉中反应生成nial合金板，随后取出重新加热到适宜变形温度制备nial薄壁构件。这种方法可以制备出大尺寸的nial基合金薄壁构件，但该方法的实施依赖于特定的设备。在真空热压烧结过程中，不仅涉及加热与加压的复杂步骤，而且在完成一级反应后，必须等待炉内压力和温度降至室温方可取出叠层材料，这一过程耗时较长，严重影响了生产效率，并增加了加工成本。同时，在一级反应进程中，当al原子渗透进入ni层时，常常会在al层内部诱发孔洞的形成。然而，真空热压烧结工艺在施加压力于复合板时，难以实现压力在所有点的均匀分布，这
技术实现思路
1、本专利技术要解决现有的nial基合金叠层壳体件成形方法周期长、工艺复杂、设备要求高、空洞缺陷多、成本高的问题，同时解决现有单相nial金属间化合物高温强度较低的问题，进而提供一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法。
2、一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，是按以下步骤进行的：
3、一、按照梯度层厚设计，将ni箔及al箔交替堆叠于成形下模具内，得到叠层结构，且叠层结构的上表面和下表面均为ni箔；
4、二、将成形上模具与成形下模具闭合密封，通过成形下模具中心通气孔充入惰性气体，维持下模腔内压强为2mpa～15mpa；
5、三、在下模腔内压强为2mpa～15mpa及一级反应温度的条件下，进行ni箔与al箔的一级反应，得到ni2al3/ni复合结构；
6、四、一级反应完成后，升温至胀形温度，升温过程中通过成形下模具中心通气孔进行抽真空至真空度≤1pa，通过成形上模具中心通气孔充入惰性气体直至上模腔内压强为5mpa～30mpa，然后在胀形温度、下模腔内真空度≤1pa及上模腔内压强为5mpa～30mpa的条件下，利用上下模压强差驱动ni2al3/ni复合结构发生塑性变形并膨胀填充整个异形模腔，得到气压成形后的ni2al3/ni复合结构；
7、五、气压成形后，保持上下模压强差并升温至二级反应温度，在二级反应温度、下模腔内真空度≤1pa及上模腔内压强为5mpa～30mpa的条件下，对气压成形后的ni2al3/ni复合结构进行二级反应，得到nial/ni3al梯度结构异形壳体件。
8、本专利技术的有益效果是：
9、1、本专利技术所述的异形壳体件的nial与ni3al成分占比可以根据ni箔和al箔的单层厚度比进行控制，nial/ni3al梯度结构组元成分占比根据需要可以灵活多变的设置；通过由表及里不同厚比的ni、al箔，设计了表层为nial、心部为ni3al的梯度结构，可以使构件兼具有优异的抗氧化性能及高温强度高的优良综合性能。
10、2、本专利技术集成了ni箔与al箔反应与成形两个步骤，效率高、成本低，可以制备出尺寸较大的nial基合金薄壁异形构件。
11、3、在一级反应过程中，采用气压加载的方式，可以确保气体压力均匀地作用于复合板的每一个点。这种均匀的压力分布有助于促进孔洞在气压的作用下发生有效的弥合，从而显著减少复合板中的孔洞缺陷。这一改进对复合板后续的二级反应过程极为有利。
12、4、采用在成形下模的凹模腔内施加低压，同时在成形上模具的凸模腔内施加高压的压差设计，能够有效促进叠层材料在凹模腔内部发生更为彻底的贴膜胀形变形，进而实现胀形件尺寸精度的显著提升。
13、5、制备的nial/ni3al梯度结构异形壳体件室温抗拉强度为620mpa，延伸率7％；1000℃抗拉强度为125mpa，延伸率为30％。
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1.一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的Ni箔及Al箔为预处理后的Ni箔及预处理后的Al箔，且预处理具体是按以下步骤进行的：
3.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的Ni箔的厚度为50μm～100μm；步骤一中所述的Al箔的厚度为25μm～115μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的叠层结构由两个外侧复合单元层和一个中心复合单元层组成，且两个外侧复合单元层的厚度≥0.45mm；所述的中心复合单元层的厚度≥0.5mm。
5.根据权利要4所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于所述的外侧
6.根据权利要求4所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于所述的中心复合单元层中Ni箔与Al箔的厚度比为2:1。
7.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤三中所述的一级反应温度为630℃～650℃。
8.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤三中所述的一级反应时间为2h～4h。
9.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤四中所述的胀形温度为750℃～850℃。
10.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备NiAl/Ni3Al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤五中所述的二级反应温度为1050℃～1150℃；步骤五中所述的二级反应时间为2h～4h。
...【技术特征摘要】
1.一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的ni箔及al箔为预处理后的ni箔及预处理后的al箔，且预处理具体是按以下步骤进行的：
3.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的ni箔的厚度为50μm～100μm；步骤一中所述的al箔的厚度为25μm～115μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于步骤一中所述的叠层结构由两个外侧复合单元层和一个中心复合单元层组成，且两个外侧复合单元层的厚度≥0.45mm；所述的中心复合单元层的厚度≥0.5mm。
5.根据权利要4所述的一种利用原位反应与气压成形一体化制备nial/ni3al梯度结构异形壳体件的方法，其特征在于所...
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