TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)比(bi)重不(bu)到(dao)鎳基合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)一(yi)半(ban)，使(shi)用(yong)溫(wen)(wen)度(du)可達(da)700~900°C，具有(you)輕質、高(gao)強、耐(nai)(nai)蝕、耐(nai)(nai)磨(mo)、耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)(wen)等性能優(you)點，成為航空、航天等領域重要的(de)(de)備(bei)選材(cai)(cai)料。TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)(nai)磨(mo)板(ban)除(chu)了有(you)望直(zhi)接用(yong)作(zuo)結(jie)構(gou)材(cai)(cai)料外，還可以作(zuo)為超(chao)塑(su)性成形(xing)的(de)(de)預成形(xing)材(cai)(cai)料。TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)(nai)磨(mo)板(ban)在熱(re)(re)結(jie)構(gou)及熱(re)(re)防護性系統中的(de)(de)應用(yong)，已經(jing)被納入歐洲航空運輸研(yan)究(jiu)計劃，準備(bei)將(jiang)其應用(yong)于(yu)高(gao)速民用(yong)運輸機和可重復使(shi)用(yong)的(de)(de)單(dan)級入軌太空船。但是，TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)屬于(yu)難變形(xing)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，不(bu)適合(he)(he)(he)高(gao)溫(wen)(wen)軋(ya)制(zhi)成形(xing)。到(dao)目前為止，TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)制(zhi)備(bei)技術中存在的(de)(de)問題(ti)一(yi)直(zhi)沒有(you)得到(dao)很(hen)好的(de)(de)解(jie)決，特別是采用(yong)熱(re)(re)軋(ya)工(gong)藝制(zhi)備(bei)板(ban)材(cai)(cai)時很(hen)容易開裂，使(shi)得大尺寸(cun)、高(gao)質量板(ban)材(cai)(cai)的(de)(de)制(zhi)作(zuo)非(fei)常困(kun)難。因此，攻克TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)耐(nai)(nai)磨(mo)板(ban)的(de)(de)制(zhi)備(bei)難題(ti)成為當前TiAl合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)領域重要的(de)(de)研(yan)究(jiu)課題(ti)之一(yi)。
從(cong)已有研究成果看，在(zai)軋制工(gong)藝方(fang)面(mian)，大多采(cai)用(yong)以下方(fang)法來改善TiAl合金耐磨板(ban)成形困(kun)難問題:
1、對軋制前的材料質量控制更嚴；
2、采用特種包套軋制技術進行軋制，嚴格設計包套工藝；
3、在α+γ兩相區進行軋制，道次間要回爐加熱；
4、仔細選擇軋制速度與道次變形量；
5、避免(mian)軋制(zhi)過程中板材(cai)的(de)氧(yang)化(hua)。但實際(ji)結(jie)果表明，即使仔(zi)細(xi)控制(zhi)工藝參數，通過軋制(zhi)生(sheng)產出較大尺寸的(de)TiAl合金耐(nai)磨(mo)板仍(reng)然是(shi)非常(chang)困難的(de)。
科研工(gong)作者采用近等(deng)溫包套(tao)軋制技(ji)術成功(gong)制備了尺(chi)寸(cun)為700mm*200mm*2mm的TiAl合金耐磨板，取得了很(hen)好的結果。
一、成分優化設計
研究發現，在TiAl合金(jin)中(zhong)加(jia)(jia)入大量的特(te)定(ding)β相(xiang)穩定(ding)元素(su)(如V，Cr，Mn，Mo)及(ji)少量的晶粒細化元素(su)(如Y，B，C)，可使其熱(re)加(jia)(jia)工(gong)(gong)性能(neng)明顯好(hao)于傳(chuan)統TiAl合金(jin)。經過這樣的成(cheng)分(fen)優化，合金(jin)的高溫(wen)流變(bian)應(ying)力(li)降低，高溫(wen)變(bian)形(xing)能(neng)力(li)改(gai)善(shan)，在熱(re)加(jia)(jia)工(gong)(gong)過程(cheng)中(zhong)不容易產生裂(lie)紋等缺陷。從相(xiang)構成(cheng)上(shang)看，該(gai)合金(jin)主要(yao)含有β相(xiang)和γ相(xiang)，可通過后(hou)續熱(re)處(chu)理，控制(zhi)熱(re)加(jia)(jia)工(gong)(gong)后(hou)TiAl合金(jin)的顯微組織及(ji)相(xiang)組成(cheng)，有利于調控常溫(wen)、高溫(wen)力(li)學性能(neng)。哈爾濱工(gong)(gong)業(ye)大學采用的合金(jin)名義成(cheng)分(fen)為(wei)(wei)Ti-43Al-9V-Y（原(yuan)子百分(fen)數）。原(yuan)材料為(wei)(wei)海(hai)綿(mian)TiAl與高純Al，其它添加(jia)(jia)元素(su)均為(wei)(wei)添加(jia)(jia)金(jin)屬與Al的中(zhong)間合金(jin)。
二、改進工藝路線
采用近等(deng)溫(wen)(wen)包(bao)套軋制(zhi)工藝。按(an)照設計的成(cheng)分(fen)配料(liao)后(hou)(hou)，在真空自(zi)耗電極電弧熔煉(lian)爐(lu)中熔煉(lian)成(cheng)鑄錠。將(jiang)鑄錠進(jin)行均勻化(hua)退(tui)火處(chu)理(900°C/48h)和熱等(deng)靜壓(ya)處(chu)理。熱等(deng)靜壓(ya)采用Ar氣作(zuo)為保護氣氛，邊(bian)升(sheng)溫(wen)(wen)邊(bian)充Ar氣直至170MPa，在1250°C下(xia)保溫(wen)(wen)4h后(hou)(hou)隨爐(lu)緩冷(leng)。然后(hou)(hou)對材料(liao)進(jin)行包(bao)套鍛造(zao)，始鍛溫(wen)(wen)度(du)1200°C，總變形(xing)量(liang)大于85%；鍛后(hou)(hou)將(jiang)材料(liao)在900°C下(xia)退(tui)火48h；然后(hou)(hou)用不(bu)銹(xiu)鋼包(bao)套后(hou)(hou)，在熱軋機上作(zuo)近等(deng)溫(wen)(wen)軋制(zhi)成(cheng)板材。包(bao)套軋制(zhi)主要工藝參數(shu)為:開(kai)軋溫(wen)(wen)度(du)1200°C，軋制(zhi)速度(du)<0.5m/s，道次變形(xing)量(liang)約10%，道次回爐(lu)時間5~10min，總變形(xing)量(liang)>70%。軋后(hou)(hou)板材爐(lu)冷(leng)至400~500°C后(hou)(hou)，空冷(leng)至室溫(wen)(wen)。
對所獲材料的檢測表明，他們制備的TiAl合金耐磨板變形均勻，未出現裂紋等質量缺陷，說(shuo)明其具有良好的熱加工性能。