TiAl合金的等溫鍛造方法
2023-05-30 23:27:46 1
專利名稱：TiAl合金的等溫鍛造方法
技術領域：
本發明涉及的是一種金屬間化合物合金靶材的加工方法，具體是一種用於磁控濺射鍍膜的TiAl合金的等溫鍛造方法。
背景技術：
磁控濺射鍍膜是一種新型的物理氣相鍍膜方式，較之較早點的蒸發鍍膜方式，其很多方面的優勢相當明顯。作為一項已經發展的較為成熟的技術，磁控濺射已經被應用於許多領域。磁控濺射鍍膜靶材分為金屬濺射鍍膜靶材，合金濺射鍍膜靶材，陶瓷濺射鍍膜靶材，硼化物陶瓷濺射靶材，碳化物陶瓷濺射靶材，氟化物陶瓷濺射靶材，氮化物陶瓷濺射靶材，氧化物陶瓷靶材等。Ti-Al合金靶材是多弧離子鍍(Ti，Al) N薄膜的核心材料，要求其成分均勻，純潔度高、緻密。(Ti，Al)N薄膜較TiN薄膜具有更好的附著性，硬度HRC>70，韌性好，使用溫度比TiN膜約高200°C，使刀具壽命提高5 6倍，因此這種薄膜在刃具鍍膜行業具有廣闊的應用前景。目前國外廣泛應用在汽車內燃機、精密器件的加工工業上的鑽頭、 銑刀、車刀等刃具上，其加工精度高，延長自動生產線上使用時間，提高效率。目前對TiAl 靶材的雜質成分控制在C<0. 03%,0<0. 5%，H<0. 03%。TiAl合金靶材主要用於多弧離子鍍膜。 由於該合金硬度高，脆性大，難加工等特點，使得該合金在加工過程中很難保證好的加工質量，材料出現裂紋等明顯的表面缺陷，嚴重影響到材料的正常使用。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種用於刃具鍍膜行業的TiAl合金的等溫鍛造方法。用該方法能製備得到無裂紋，組織大小均勻的板狀TiAl合金靶材。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
本發明涉及一種TiAl合金的等溫鍛造方法，包括以下步驟
(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；
(b)、機模具加熱、保溫在壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度850 900°C，並保證鍛造過程中的模具溫度也在850 900°C ；
(C)、材料表面處理將步驟(a)中確認無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層， 自然乾燥；
(d)、材料熱處理步驟(c)中表面處理後的TiAl合金進爐升溫加熱，在1150°C 1250°C保溫2 2. 5小時；
(e)、等溫鍛造將步驟(d)中熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上， 沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱，在1150°C 1250°C保溫0. 5 1小時後，重複上述鍛造過程，直至得到預設厚度的板狀TiAl合金。優選的，步驟(a)中所述熔煉後的TiAl合金鑄錠中Ti的質量百分比含量為50 87. 5%，Al的質量百分比含量為12. 5 50%。
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優選的，步驟(b)中所述壓機為630噸壓機。優選的，步驟(C)中所述抗高溫氧化塗層是用抗高溫氧化塗料塗刷了一遍，所述抗高溫氧化塗層厚度為0. 1 0. 2mm。優選的，步驟(e)中所述板狀TiAl合金的預設厚度為40 80mm。與現有技術相比，本發明具有的有益效果為用本發明的方法能製備得到無裂紋， 組織大小均勻的板狀TiAl合金靶材，克服了傳統TiAl合金靶材合金硬度高，脆性大，難加
工等缺陷。
圖1為實施例3的等溫鍛造的TiAl合金板材的示意圖； 圖2為實施例3的等溫鍛造的TiAl合金板材的微觀組織照片。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例1
採用等溫鍛造技術鍛造TiAl合金，具體步驟如下
(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl(其中，Ti的質量百分比含量為87.5%, Al的質量百分比含量為12. 5%)合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；
(b)、機模具加熱、保溫在630噸壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度為 850°C，並保證鍛造過程中的溫度為850°C ；
(C)、材料表面處理將無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層。厚度0. 1mm，只需塗刷一遍，稍許乾燥即可進爐加熱；
(d)、材料熱處理將塗有抗高溫氧化塗層的直徑IOOmm的TiAl合金隨爐升溫加熱，在 1150°C保溫2小時；
(e)、等溫鍛造將熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上，沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱。在1150°C保溫0. 5小時後，重複上述鍛造過程直至得到無缺陷，厚度為40mm的板狀TiAl合金。實施例2
採用等溫鍛造技術鍛造TiAl合金，具體步驟如下
(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl(其中，Ti的質量百分比含量為75%，A1的質量百分比含量為25%)合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；
(b)、機模具加熱、保溫在630噸壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度為 900°C，並保證鍛造過程中的溫度為900°C ；
(C)、材料表面處理將無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層。厚度0. 2mm，只需塗刷一遍，稍許乾燥即可進爐加熱；(d)、材料熱處理將塗有抗高溫氧化塗層的直徑IOOmm的TiAl合金隨爐升溫加熱，在 1150°C保溫2. 5小時；
(e)、等溫鍛造將熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上，沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱。在1150°C保溫1小時後，重複上述鍛造過程直至得到無缺陷，厚度為50mm的板狀TiAl合金。實施例3
採用等溫鍛造技術鍛造TiAl合金，具體步驟如下
(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl(其中，Ti的質量百分比含量為64%，A1的質量百分比含量為36%)合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；
(b)、機模具加熱、保溫在630噸壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度為 880°C，並保證鍛造過程中的溫度為880°C ；
(C)、材料表面處理將無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層。厚度0. 15mm，只需塗刷一遍，稍許乾燥即可進爐加熱；
(d)、材料熱處理將塗有抗高溫氧化塗層的直徑IOOmm的TiAl合金隨爐升溫加熱，在 1200°C保溫2. 2小時；
(e)、等溫鍛造將熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上，沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱。在1200°C保溫0. 8小時後，重複上述鍛造過程直至得到無缺陷，厚度為80mm的板狀TiAl合金。實施例4
採用等溫鍛造技術鍛造TiAl合金，具體步驟如下
(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl(其中，Ti的質量百分比含量為50%，A1的質量百分比含量為50%)合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；
(b)、機模具加熱、保溫在630噸壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度為 900°C，並保證鍛造過程中的溫度為900°C ；
(C)、材料表面處理將無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層。厚度0. Imm,只需塗刷一遍，稍許乾燥即可進爐加熱；
(d)、材料熱處理將塗有抗高溫氧化塗層的直徑IOOmm的TiAl合金隨爐升溫加熱，在 1250°C保溫2小時;
(e)、等溫鍛造將熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上，沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱。在1250°C保溫0. 5小時後，重複上述鍛造過程直至得到無缺陷，厚度為65mm的板狀TiAl合金。用本發明的方法能製備得到無裂紋，組織大小均勻的板狀TiAl合金靶材，克服了傳統TiAl合金靶材合金硬度高，脆性大，難加工等缺陷。上述實施例1 4製得的TiAl合金表面都未見裂紋等缺陷，圖1所示為實施例3的等溫鍛造的厚度為80mm的TiAl合金板材，可見表面未見裂紋等缺陷；圖2所示為實施例3的等溫鍛造的TiAl合金板材的微觀組織照片，可看到均勻分布的片層狀組織。
權利要求
1.一種TiAl合金的等溫鍛造方法，其特徵在於，包括以下步驟(a)、材料探傷將熔煉後的TiAl合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷確定材料無氣孔等缺陷；(b)、機模具加熱、保溫在壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度在850 900°C，並保證鍛造過程中的模具溫度也在850 900°C ；(C)、材料表面處理將步驟(a)中確認無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層， 自然乾燥；(d)、材料熱處理步驟(c)中表面處理後的TiAl合金進爐升溫加熱，在1150°C 1250°C保溫2 2. 5小時；(e)、等溫鍛造將步驟(d)中熱處理後的TiAl合金迅速放置到高溫等溫鍛造壓機上， 沿著材料高度方向鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱，在1150°C 1250°C保溫0. 5 1小時後，重複上述鍛造過程，直至得到預設厚度的板狀TiAl合金。
2.根據權利要求1所述的TiAl合金的等溫鍛造方法，其特徵在於，步驟(a)中所述熔煉後的TiAl合金鑄錠中Ti的質量百分比含量為50 87. 5%，Al的質量百分比含量為 12. 5 50%。
3.根據權利要求1所述的TiAl合金的等溫鍛造方法，其特徵在於，步驟(b)中所述壓機為630噸壓機。
4.根據權利要求1所述的TiAl合金的等溫鍛造方法，其特徵在於，步驟(c)中所述抗高溫氧化塗層是用抗高溫氧化塗料塗刷了一遍，所述抗高溫氧化塗層厚度為0. 1 0. 2mm。
5.根據權利要求1所述的TiAl合金的等溫鍛造方法，其特徵在於，步驟(e)中所述板狀TiAl合金的預設厚度為40 80mm。
全文摘要
本發明公開一種TiAl合金的等溫鍛造方法，步驟為將熔煉後的TiAl合金鑄錠車去表面氧化皮及肉眼可見裂紋缺陷，採用超聲波探傷；在壓機上配備具有加熱裝置的保溫爐，確保模具溫度為850～900℃，並保證鍛造過程中的模具溫度為850～900℃；將無缺陷的TiAl合金表面塗上抗高溫氧化塗層，自然乾燥；表面處理後的TiAl合金進爐升溫加熱，在1150℃～1250℃保溫2～2.5小時小時；將熱處理後的TiAl合金沿著材料高度方向等溫鍛造，初次變形量控制在5%以內，反覆壓制2次後回爐加熱，在1150℃～1250℃保溫0.5～1小時小時後，重複上述鍛造過程，直至得到預設厚度的板狀TiAl合金。本發明工藝簡單，成本低，可製得高質量，無缺陷的TiAl合金靶材。
文檔編號B21J5/00GK102312181SQ201110263598
公開日2012年1月11日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者呂維潔, 張荻, 王敏敏, 王立強, 覃繼寧, 陳科 申請人:上海交通大學