高球形度低氧含量TiAl合金粉末制備方法及其設備與流程

一種高球形度低氧含量tial合金粉末制備方法及其設備 技術(shù)領(lǐng)域 1.本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高球形度低氧含量tial合金粉末制備方法及其設備。 背景技術(shù)： [0002] tial合金以其優(yōu)異的高溫性能及低密度，已成為重要的高溫結構材料，尤其是航空發(fā)動(dòng)機低壓渦輪葉片的主要材料。傳統工藝通常采用鑄造方式制備tial合金葉片，但由于tial合金本征脆性使得葉片毛坯加工難度大、導致葉片成品率低。熱等靜壓技術(shù)或增材制造技術(shù)以tial合金粉末為原材料，實(shí)現低壓渦輪葉片的近凈成形。兩種技術(shù)制造的葉片加工量小，成品率高。因此航空發(fā)動(dòng)機低壓渦輪葉片制備技術(shù)已由傳統鑄造逐步替換為熱等靜壓或增材制造。 [0003] 熱等靜壓或增材制造技術(shù)制備的低壓渦輪葉片性能優(yōu)劣的關(guān)鍵在于原材料粉末質(zhì)量的好壞。高球形度粉末具有純凈度好、表面光潔度高以及粉末顆粒間不易橋接等優(yōu)點(diǎn)，這是由于在熱等靜壓或增材制造技術(shù)中粉末球形度越好，粉末振實(shí)密度越高、填充率也越高，零件成型過(guò)程中產(chǎn)生孔隙或裂紋越少，而孔隙和裂紋越少，零件的服役性能尤其是高溫疲勞性能越優(yōu)異。 [0004] 離心霧化技術(shù)相對其他制粉技術(shù)具有超潔凈的加工環(huán)境、無(wú)非金屬夾雜引入等優(yōu)勢，該技術(shù)制備的粉末較其他粉末制備技術(shù)具有球形度好、純凈度高等特點(diǎn)，因此離心霧化技術(shù)已成為熱等靜壓和增材制造技術(shù)中首選的原材料制備方式。雖然離心霧化技術(shù)較其他制粉技術(shù)可以獲得高球形度粉末，但tial合金與鈦合金和鋁合金材料類(lèi)型不同，屬于金屬間化合物，合金的塑性較其他兩種差（延伸率僅有1%），因此制粉過(guò)程中極易出現棒材開(kāi)裂，易導致熔煉過(guò)程無(wú)法進(jìn)行的風(fēng)險；另外，該材料自身導熱性差（熱導率僅為22.5 wm ? 1 k ?1），造成金屬熔滴凝固速度相對其他金屬材料慢，凝固過(guò)程易異向變形，因此粉末的球形度往往劣于其他離心霧化粉末。這可以解釋為：離心霧化技術(shù)中金屬熔滴在飛行過(guò)程中，依靠克服表面張力自發(fā)凝固成球，金屬熔滴尺寸越大必然導致飛行速度過(guò)快，熔滴凝固不充分而造成粉末球形度差。另外，相對于其他制粉技術(shù)，離心霧化技術(shù)采用預抽真空處理后再充入高純惰性氣體，粉末加工環(huán)境更純凈，因此粉末氧含量較其他制備技術(shù)低；但傳統離心霧化技術(shù)中加工環(huán)境為非閉環(huán)惰性氣體環(huán)境，氣體在加工倉內處于持續進(jìn)出流動(dòng)狀態(tài)，若要保證加工倉內壓力恒定必然要不斷對倉內氣體進(jìn)行補給