制造箔和片材的替代方法，如粉末壓實(shí)、真空下的熱軋和熔融紡絲、電子束蒸發(fā)和等離子噴涂直到現(xiàn)在還沒有被接受。主要原因是，一方面是成本高，材料質(zhì)量不足，另一方面的出發(fā)點(diǎn)是假設(shè)這種合金可以通過鑄造以及霧化粉末的熱等靜壓非常經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)。

根據(jù)中描述的工藝，薄板是由金屬間鈦-鋁化合物通過執(zhí)行以下步驟制造的：

• 在惰性氣體氣氛下加熱由35%至44%重量的鋁和其余鈦組成的混合物，以產(chǎn)生熔體，
• 將該熔體連續(xù)送入開模，該模具由一對(duì)冷卻輥和一對(duì)橫向擋塊定義，輥?zhàn)右?0.1 至 10 m/s 的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
• 通過輥隙內(nèi)的冷卻輥冷卻熔體，對(duì)這些輥施加恒定的力，以形成厚度與輥之間的間隙相對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)板。

提出了另一種生產(chǎn)鈦和鋁合金的方法。鈦粉和鋁粉混合;然后將混合物壓制，并在真空或惰性氣體氣氛下將緊湊加熱至低于鋁熔化溫度但不低于500°C的溫度。這種方法不適合生產(chǎn)大片材和箔材。另一個(gè)不利的影響是，由于鋁粉的表面相對(duì)較大，已知鋁粉總是由氧化鋁組成，大量的氧氣被引入合金中，這可能會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量問題。

在許多情況下，人們?cè)噲D通過鈦和鋁箔的反應(yīng)退火來生產(chǎn)箔和片材。

文獻(xiàn)中描述的一種方法是，例如，真空熱壓鈦和交替排列的鋁箔， 通過鋁箔和織構(gòu)鈦箔的擴(kuò)散反應(yīng)生產(chǎn)具有定向?qū)訝钗⒂^結(jié)構(gòu)的TiAl片;材料交易，它們最初在550°C下退火，然后在630°C（低于鋁的熔點(diǎn)）下退火，直到鋁部分完全用完。在1350°C下進(jìn)行最終熱處理，低于金屬間相TiAl3的熔化溫度 ，得到由兩相YTiAl和 2 -TiAl 3組成的片材 。但是，此過程具有以下主要缺點(diǎn)：

鋁和鈦在鋁化鈦合金形成過程中的不同擴(kuò)散速率導(dǎo)致形成孔隙率（Kirkendall孔隙）。為了防止它們，真空熱壓過程必須在20 MPa的壓力和1350°C的溫度下進(jìn)行。 這大大增加了生產(chǎn)成本此外，箔的生產(chǎn)變得更加困難。較厚的板材必須由多種鈦箔和鋁箔制成，這降低了生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益。

也描述了一種從鈦扁平產(chǎn)品制造用于高溫應(yīng)用的部件的方法，其包括以下步驟：

• a） 通過用鋁合金箔對(duì)鈦平板產(chǎn)品進(jìn)行滾覆，在鈦扁平產(chǎn)品的一側(cè)至少施加一層鋁層
• b）冷軋鈦扁平產(chǎn)品與鋁層的減速比為30-90%，）
• c）在連續(xù)爐或罩式爐中對(duì)覆蓋有鋁層的鈦扁平產(chǎn)品進(jìn)行軟退火，
• d）由覆蓋有鋁層的軟退火鈦扁平產(chǎn)品形成組件，
• e）對(duì)覆蓋有鋁層的鈦扁平產(chǎn)品形成的部件進(jìn)行熱處理，以誘導(dǎo)形成包含金屬間相的涂層。

由于鈦平面產(chǎn)品上的Al層厚度不超過90μm，特別是70μm，經(jīng)過輥涂和冷軋后，只有一層靠近表面的鈦已經(jīng)轉(zhuǎn)化為鋁化鈦。盡管由它制成的部件具有合金的耐磨性，但它們的機(jī)械強(qiáng)度在很大程度上與鈦體的機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。

因此，本文的目的是提出一種以鈦和鋁為主要元素的合金，特別是鈦合金和γ鈦鋁合金制造箔、片材和異型零件的方法，通過該方法可以經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)這些產(chǎn)品，而不會(huì)發(fā)生與常規(guī)燒結(jié)工藝相關(guān)的缺陷。

根據(jù)本文，包括主要權(quán)利要求中概述的步驟的過程來實(shí)現(xiàn)此任務(wù)。

子權(quán)利要求詳細(xì)說明了用于此目的的不同解決方案。

在該工藝中，箔片材和異型件均由以鈦和鋁為主要元素的合金制成，特別是鈦合金或鈦鋁合金通過在[敏感詞]相中粘結(jié)幾層箔或片材。由于薄片應(yīng)該相對(duì)較薄，為了簡單起見，我們只會(huì)在[敏感詞]提到箔，即使可以同時(shí)使用箔和片。這些箔由鋁和/或鋁合金組成 - 一方面在術(shù)語鋁下總結(jié) - 另一方面由鈦和/或鈦合金組成 - 在下文總結(jié)為術(shù)語鈦。

單個(gè)箔片被堆疊，使得鋁和鈦交替。

 含鈮鈦鋁合金可以通過使用含鈮鈦箔或另外使用鈮箔來制成。

特別是對(duì)于生產(chǎn)薄箔或薄片，這些可以通過擴(kuò)散焊接連接通體。為了生產(chǎn)較厚的板和異形體，兩個(gè)外箔 - 在這種情況下是鈦箔 - 僅通過已知的焊接技術(shù)在邊界區(qū)域焊接。為了防止形成空氣或氣體泡罩，必須在填料內(nèi)部的焊接過程中產(chǎn)生真空。這可以通過在真空下密封填料來實(shí)現(xiàn)，但通過連接套筒或閥門抽真空密封填料也是根據(jù)本文的。以這種方式形成的復(fù)合材料仍然具有相對(duì)的延展性，并且可以賦予類似于最終產(chǎn)品的形狀。

 在第二階段，對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行退火處理，直到鋁完全擴(kuò)散到鈦層中并形成均勻的鈦合金和/或鈦鋁合金。

為了生產(chǎn)鈦合金或鈦鋁合金的薄箔或薄片，將鈦箔或鈦片焊接在一側(cè)或兩側(cè)用鋁層。選擇的方法是真空擴(kuò)散焊接。根據(jù)這種方法，在向外層施加壓力的同時(shí)，通過將溫度升高到鋁開始擴(kuò)散到鈦層的水平，從而通過擴(kuò)散連接相鄰層，從而連接相鄰層。

在第二階段，將該復(fù)合層退火到鋁箔的熔化溫度以下，要么在真空擴(kuò)散焊接后立即進(jìn)行，要么在中間成型步驟之后立即進(jìn)行，直到鋁已經(jīng)完全擴(kuò)散到鈦層中。主要形成TiAl 3和剩余的鈦。之后，箔的退火在高于所用鋁箔的熔化溫度但低于TiAl 3熔點(diǎn)的溫度下繼續(xù)， 直到形成均勻的鈦合金或鈦鋁合金。在鈦合金的情況下，TiAl 3在 第二退火階段通過將Al擴(kuò)散到Ti中而溶解。在Y-鈦鋁合金的情況下，TiAl 3 會(huì)在第二退火階段與鈦反應(yīng)，主要形成Y-TiAl和 2 -Ti 3 Al。

為了產(chǎn)生真空擴(kuò)散焊接所需的壓力，我們建議將箔片固定在包括由具有較低熱膨脹系數(shù)的材料制成的張力構(gòu)件和由具有較高熱膨脹系數(shù)的材料制成的壓力構(gòu)件的裝置中。整個(gè)組件暴露在擴(kuò)散焊接所需的溫度下，范圍為500°C至660°C，[敏感詞]為600°C。 由于加熱過程中不同的膨脹行為而產(chǎn)生的應(yīng)力，壓力會(huì)積聚。這可以通過將箔或薄板纏繞在奧氏體高級(jí)鋼心軸上并用高溫鐵素體或馬氏體鋼環(huán)從外部固定來實(shí)現(xiàn)。

 如果在心軸上纏繞了幾層箔，則應(yīng)通過防粘劑如氮化硼將各層隔開。當(dāng)整個(gè)組件被加熱到擴(kuò)散焊接所需的溫度時(shí)，心軸的膨脹幅度大于其周圍的環(huán)。箔層壓在一起，導(dǎo)致焊接。

 為了生產(chǎn)更厚的板或根據(jù)本文的形狀體，由鈦箔組成的膠囊完全填充，要么僅用一個(gè)鋁箔填充，要么用鋁和鈦箔的交替層填充。這些膠囊的邊界區(qū)域必須通過已知的焊接方法密封。通過在焊接過程中在膠囊內(nèi)產(chǎn)生真空，可以防止最終產(chǎn)品中形成空腔。

這些膠囊優(yōu)選由兩個(gè)鈦箔組成，其中僅放置一個(gè)鋁箔或替代的鋁和鈦箔，直到達(dá)到所需的材料厚度。這些外部鈦板由由相同鈦制成的圓周環(huán)連接，并在真空下或通過在填料內(nèi)部產(chǎn)生真空的過程相互焊接。

以這種方式制成的膠囊現(xiàn)在可以進(jìn)行[敏感詞]成型步驟。

然后將膠囊加熱到一定溫度，其中TiAl 3 已經(jīng)是軟的或液體的但仍低于最終產(chǎn)品的熔點(diǎn)，并保持在此溫度下，直到TiAl 3由于鋁擴(kuò)散到鈦部分而消失。

為了實(shí)現(xiàn)Al的均勻分布，有利的是在低溫（660°C - 1000°C）下預(yù)退火后使膠囊變形，使Al完全轉(zhuǎn)化為多孔TiAl 3。膠囊的變形發(fā)生在室溫或更高的溫度下?，F(xiàn)在可以進(jìn)行最后的反應(yīng)退火了。因此，如果在660°C至1000°C的溫度下退火期間，如果板材水平定位不佳，則鋁熔體的靜水壓力非常低，以至于不會(huì)發(fā)生膠囊的局部膨脹，從而導(dǎo)致異質(zhì)Al分布。

在退火期間，需要在膠囊上施加壓力。這可以通過在大約 1 bar 的惰性氣體氣氛下加熱膠囊或通過熱等靜壓 （HIP） 來實(shí)現(xiàn)。

由于膠囊的形狀已經(jīng)類似于待生產(chǎn)的形狀體并且考慮到了反應(yīng)退火期間發(fā)生的收縮，因此必要的精加工操作可以最小化。

特別是在制造異形體時(shí)，根據(jù)本文在該過程中，在各層之間嵌入纖維、線材或高強(qiáng)度材料顆粒形式的增強(qiáng)材料，特別是鈮合金和/或碳化硅，以便它們被最終產(chǎn)品牢固地封閉。

現(xiàn)在將借助兩個(gè)實(shí)施例更詳細(xì)地描述本文：

• 1.TiAl箔：一個(gè)試樣（Ti / Al）由一個(gè)鈦箔（直徑26 x 0.025 mm 2）和一個(gè)鋁箔（ 直徑26 x 0.020 mm 2）組成 ，第二個(gè)試樣（Al/Ti / Ti / Al）由兩個(gè)鈦箔和一個(gè)鋁箔組成，每個(gè)鋁箔作為相同尺寸的覆蓋層。將兩個(gè)試樣一個(gè)放在另一個(gè)之上，氮化硼作為防粘劑，并固定在由奧氏體高級(jí)鋼NiCr 18 10制成的兩個(gè)厚盤之間，螺釘由高溫馬氏體鋼X20CrMoV 121制成。固定試樣在600°C下退火30小時(shí)。然后將試樣從固定裝置中取出，放置在兩個(gè)鉬箔之間，并在氬氣（約 1.2 bar）中在 1300°C 下退火 5 小時(shí)，在 1400°C 下退火 1 小時(shí)。所得試樣致密，并顯示出粗糙的層狀微觀結(jié)構(gòu);表面上只有幾個(gè)孤立的氣孔可以通過加工輕松去除。在第二退火階段的較低溫度下形成雙相結(jié)構(gòu)（1300°C / 5小時(shí)）或球狀結(jié)構(gòu)（1200°C / 5小時(shí)）。對(duì)具有球狀微觀結(jié)構(gòu)的試樣進(jìn)行的EDS分析表明，該試樣由Y-TiAl和 2 -Ti 3 Al組成。生產(chǎn)了波紋箔。為此，將兩個(gè)尺寸為 30x25 mm 并按 Al/Ti/Ti/Al 順序排列的鈦箔 （0.025 mm）和兩個(gè)鋁箔 （0.020 mm） 在同一工具中在 600°C / 5 小時(shí)真空下退火，然后在室溫下折疊以產(chǎn)生形狀，最后在石墨工具中以 600°C / 25 小時(shí) + 1200°C / 5 小時(shí)的重量在 Ar 中退火（約 1.2 bar）。
• 2.TiAl板：將兩塊鈦板（直徑26×0.5mm）、兩塊鈦環(huán)（外徑26mm，內(nèi)徑24mm，厚度0.5mm）和一塊鋁板（直徑24×0.8mm）固定在上述制箔工具中。鋁板和鈦環(huán)放置在中間。該試樣在600°C真空下退火30小時(shí)，以便在邊界區(qū)域焊接試樣。然后將試樣從固定裝置中取出，并在1400°C（高于TiAl 3相的熔點(diǎn)）下熱處理 兩個(gè)小時(shí)，鋁和鈦完全反應(yīng)產(chǎn)生Y-TiAl + Ti 3 Al;然而，整個(gè)片材寬度的化學(xué)成分是不均勻的。在第二次試驗(yàn)中，試樣在低于TiAl 3熔融溫度的1370°C的第二退火階段退火 10小時(shí)，導(dǎo)致均勻的片厚和化學(xué)均勻性。