一種制備鈦鋁合金薄板的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦鋁合金薄板的制備方法，具體涉及一種采用熱噴涂與熱處理法制備鈦鋁合金薄板的方法，屬于合金領域。
【背景技術】
[0002]鈦鋁合金具有密度低、比強度高、剛性好，以及良好的高溫力學性能、抗高溫蠕變想你和抗氧化能力，是綜合性能最好的高溫合金，被認為是一種理想的，具有研究開發(fā)應用前景的制造航空航天用機體的機構材料，航空發(fā)動機的首選材料，除了在航空航天領域外，鈦鋁合金在汽車、化工、能源等領域中的應用也逐漸增加。
[0003]鈦鋁合金是具有廣闊的市場和應用前景，非常有價值的材料。鈦鋁合金除了 TiAl之外還有含鈦多的Ti3Al以及含鋁多的TiAl3。這種鈦鋁合金的代表化合物是Ti和A1的原子比為1:1的TiAl合金。鈦鋁合金的制備方法主要有:(1)粉末冶金技術；(2)快速冷凝技術；(3)鑄錠冶金技術；(4)復合材料技術等。然而，目前它們的制備工藝很多是比較困難并且昂貴，特別是以一種粉末形式的制備工藝，其制備費用限制了這些材料的廣泛使用。為了降低生產成本，本領域科研人員對鈦鋁合金的制備方法進行了改進，如:申請?zhí)枮?00910130982.5的專利申請，其公開了一種制備鈦鋁合金的方法，該方法主要步驟如下:1)配料:采用鈦的氧化物鈦白粉，將其熱處理，然后添加鋁鎂粉和鋁粉及還原活化劑、發(fā)熱劑、經攪拌機攪拌均勻；2)將上述攪拌均勻后的物料放置到反應坩禍中，送到反應器，冶煉；3)冶煉結束后，自然冷卻到常溫取出。該方法相比傳統(tǒng)方法，雖然降低了鈦鋁合金的生產成本，但是該方法存在如下缺點:所得的鈦鋁合金產品氧含量較高，雜質含量高等。因而采用一種工藝簡單，成本低廉，合金雜質含量少，成份均勻，性能優(yōu)異的制備鈦鋁合金的方法具有重要的實際意義。該問題的解決對鈦鋁合金的應用于研究具有重大意義。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明解決的目的是提供一種制備鈦鋁合金薄板的方法，該制備方法工藝簡單，制備費用低廉，具體包括以下步驟:
(1)對純鈦板進行表面除油和清灰，然后進行表面粗化處理，使得鈦板表面粗糙化；
(2)以純鈦薄板為基體，以純鋁絲為噴涂材料，采用電弧噴涂，在純鈦薄板上噴涂純鋁涂層(可以通過一次或多次噴涂)，同時采用惰性氣體進行保護，以防止鋁和鈦的氧化；
(3)將兩塊以上噴涂純鋁涂層的鈦板順序疊放在一起(如圖2所示)后通過薄板乳機結合在一起；
(4)將步驟(3)得到的鈦板在真空爐內進行真空擴散退火，即得到鈦鋁合金薄板。
[0005]優(yōu)選的，本發(fā)明步驟(1)所述表面粗化處理采用40~80目剛玉砂，獲得不同粗糙度的鈦板基體，使得表面潔凈化，在噴涂過程中提高涂層與基體的粘結性能。
[0006]優(yōu)選的，本發(fā)明所述純鈦薄板厚度為0.5mm~2mm,鈦含量彡99.5% ;純鋁絲直徑為
2.0mm，鋁含量彡99.6%。純鋁涂層的厚度為0.
[0007]優(yōu)選的，本發(fā)明所述惰性氣體為氦氣或者氬氣，純度多99.9%。
[0008]優(yōu)選的，本發(fā)明所述電弧噴涂的工作氣體為氬氣，純度多99.9%。
[0009]優(yōu)選的，本發(fā)明所述電弧噴涂的電流為100~120A，電壓為30~40V。
[0010]優(yōu)選的，本發(fā)明真空擴散退火，擴散退火的溫度為400°C ~600°C，保溫時間為15h~25ho
[0011]本發(fā)明方法不僅適用于鈦鋁合金薄板的制備，同樣適用于其它合金薄板的制備，對于較活潑的金屬如鈦、鋁、鎂、鋅等，它們在真空熱處理時相互之間能夠發(fā)生較強的互擴散，易形成金屬間化合物如鎂鋁合金、鋅鋁合金等，均適用于本發(fā)明所述方法。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明首次采用熱噴涂技術與熱處理技術相結合制備鈦鋁合金，制備工藝簡單，所制備的鈦鋁合金雜質含量少，合金成分易于控制，成分較均勻，強度高，抗氧化性能優(yōu)異，抗蠕變性能強等特點。
【附圖說明】
[0013]圖1為制備鈦鋁合金的流程圖；
圖2為噴涂有純鋁涂層的鈦板的疊放次序。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內容。
[0015]實施例1
取厚度為0.5mm，長為30mm，寬為15mm的純鈦薄板2塊，首先進行表面除油和清灰，再對鈦板采用40目剛玉砂，0.4MPa氣壓進行噴砂處理，使其表面粗化，潔凈化，在噴涂過程中提高涂層與基體的粘結性能；超聲波清洗后采用電弧噴涂在純鈦板上噴涂厚度為0.25m的純鋁涂層，同時采用純氬氣進行氣氛保護，電弧噴涂的工作電流為100A，電壓為30V ;再將兩塊噴涂了純鋁涂層的鈦板按照相同次序疊放在一起，通過薄板乳機將它們機械的結合在一起，再放入真空爐內，進行真空擴散退火，真空擴散退火的真空度為1 X 10 mbar,熱處理溫度為400°C，保溫時間為25h，后取出即得。
[0016]本實施例制備得到的鈦鋁合金薄板的室溫抗拉強度為620MPa，屈服強度為380MPa，伸長率為8.7% ;成分均勻，雜質含量少，抗氧化性能優(yōu)異，抗蠕變性能強等特點。
[0017]實施例2
取厚度為0.5mm，長為30mm，寬為15mm的純鈦薄板2塊，首先進行表面除油和清灰，再對鈦板采用40目剛玉砂，0.4MPa氣壓進行噴砂處理，使其表面粗化，潔凈化，在噴涂過程中提高涂層與基體的粘結性能。超聲波清洗后采用電弧噴涂在純鈦板上噴涂厚度為0.25mm的純鋁涂層，同時采用純氬氣進行氣氛保護，電弧噴涂的工作電流為110A，電壓為35V。再將兩塊噴涂了純鋁涂層的鈦板按照相同次序疊放在一起，通過薄板乳機將它們機械的結合在一起，再放入真空爐內，進行真空擴散退火，真空擴散退火的真空度為1 X 10 5mbar,熱處理溫度為500°C，保溫時間為20h，后取出即得。
[0018]本實施例制備得到的鈦鋁合金薄板的室溫抗拉強度為680MPa，屈服強度為420MPa，伸長率為9.1% ;成分均勻，雜質含量少，抗氧化性能優(yōu)異，抗蠕變性能強等特點。
[0019]實施例3
取厚度為0.5mm，長為30mm，寬為15mm的純鈦薄板2塊，首先進行表面除油和清灰，再對鈦板采用40目剛玉砂，0.4MPa氣壓進行噴砂處理，使其表面粗化，潔凈化，在噴涂過程中提高涂層與基體的粘結性能。超聲波清洗后采用電弧噴涂在純鈦板上噴涂厚度為0.25mm的純鋁涂層，同時采用純氬氣進行氣氛保護，電弧噴涂的工作電流為120A，電壓為40V。再將兩塊噴涂了純鋁涂層的鈦板按照相同次序疊放在一起，通過薄板乳機將它們機械的結合在一起，再放入真空爐內，進行真空擴散退火，真空擴散退火的真空度為1 X 10 5mbar,熱處理溫度為600°C，保溫時間為15h，后取出即得。
[0020]本實施例制備得到的鈦鋁合金薄板的室溫抗拉強度為640MPa，屈服強度為360MPa，伸長率為8.7% ;成分均勻，雜質含量少，抗氧化性能優(yōu)異，抗蠕變性能強等特點。
[0021]實施例4
取厚度為1mm，長為30mm，寬為15mm的純鈦薄板2塊，首先進行表面除油和清灰，再對鈦板采用60目剛玉砂，0.4MPa氣壓進行噴砂處理，使其表面粗化，潔凈化，在噴涂過程中提高涂層與基體的粘結性能。超聲波清洗后采用電弧噴涂在純鈦板上噴涂厚度為0.5mm的純鋁涂層，同時采用純氬氣進行氣氛保護，電弧噴涂的工作電流為100A，電壓為30V。再將兩塊噴涂了純鋁涂層的鈦板按照相同次序疊放在一起，通過薄板乳機將它們機械的結合在一起，再放入真空爐內，進行真空擴散退火，真空擴散退火的真空度為1