CN119500812B - 一种微细TiAl合金丝的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微细TiAl合金丝的制备方法，涉及TiAl合金制备的技术领域。所述制备方法包括依次进行的丝材的原料选取及处理、丝材的原料绞合、一次TiAl复合绞线的连续温拔、一次TiAl复合丝的绞合、二次TiAl复合绞线的连续温拔、TiAl复合丝的多次温拔、TiAl丝的连续挤出、TiAl合金丝的扩散均质化。本发明通过多重绞丝、多次连续热拉拔结合最后的扩散均质化退火，可以在较低温度下直接制备出成分分布均匀的TiAl合金丝，有效避免高温熔融过程，其成分及直径均可根据目标TiAl合金丝要求对TiAl复合丝制备及挤出过程中的道次进行设计，灵活度高、操作简单、适用广泛、成本低廉，十分适合大规模工业化生产。

Description

一种微细TiAl合金丝的制备方法

技术领域

本发明涉及TiAl合金制备的技术领域，特别是指一种微细TiAl合金丝的制备方法。

背景技术

TiAl合金是一种金属间化合物，由Ti和Al按近等量原子比形成，具有密度低、比强度高、耐蚀性好的性能优点，尤其在高温下具有良好的抗氧化能力及优异的力学性能。故而，TiAl合金已经成为目前公认的替代镍基高温合金的最佳新型轻质耐高温结构材料。近年来，随着大飞机、航空发动机、新一代运载火箭等不断发展，航空航天TiAl合金零部件结构趋向一体化、复杂化，而传统铸造、锻造结合机加工的生产模式已不能满足高效率、低成本的复杂结构制造需求。目前，增材制造技术越来越多的应用于TiAl合金在航空航天方面的制造。

由于增材制造技术基于自下而上的逐层累加原理，故而复杂成型能力优异，根据供料方式的不同可分为铺粉、送粉和送丝三种。但粉末增材制造技术对粉末原料的质量要求较高，制备过程中沉积速度较慢；并且由于现有制粉技术受限，粉末价格昂贵。相较之下，以丝材为原料的熔丝增材制造技术沉积速度快、生产成本低、成型自由度大。

因此，增材制造TiAl合金在航空航天领域展现出巨大的应用前景，这其中熔丝增材制造TiAl合金能够突破形状制约的同时，兼具成型效率高、生产成本低等优势，有望进一步提升复杂结构TiAl合金的工程化应用。

然而，由于TiAl合金室温塑性差，难以拉丝成型，现有TiAl合金熔丝增材制造多采用的“Ti丝+Al丝”双丝送丝法，但其运行机构复杂、设备成本较高。即使是单丝送丝法，也是以TiAl复合丝为原料，存在丝材制备复杂、成分分布不均等问题。因此，亟需发明一种TiAl合金丝的制备方法，以满足TiAl合金的高质量熔丝增材制造需求。

例如：中国专利CN106636706A公开了一种用于3D打印的TiAl合金丝及其制备方法，该合金丝是通过配料熔炼、加热熔化、喷射、抽拉来制备得到；显然抽拉所制备的合金丝难以做到成分分布均匀，且合金丝制备不能批量进行生产，只适用于实验室研究，铜合金辊轮的转速非常高，对合金丝质量的控制难以实现。

中国专利CN113523643A公开了增材制造TiAl合金用Ti/Al复合丝及其制备方法，TiAl合金用Ti/Al复合丝由内芯材料和包覆在内芯材料上的外层材料制成，之后将外层材料和内芯材料处理后导入装配，依次经旋锻和拉拔得到Ti/Al复合丝；该方法所制备的Ti/Al复合丝成分分布并不均匀，制备方式复杂，可能存在裂纹、‌流线不规则分布、‌带状组织、‌偏心等技术缺陷。

中国专利CN112139649A公开了基于电子束双丝熔丝原位增材制备钛铝金属间化合物的方法，该方法通过前期准备-原位增材-增材构件冷却制备得到，其中的熔丝原料为铝丝和钛丝，需要同时送丝和送进同一熔池中进行沉积，操作难度大，成本高，效率低，沉积的成分分布并不均匀。

发明内容

为了解决现有技术中熔丝制备过程中存在TiAl合金原料丝材成分分布不均匀、成分偏析、室温塑性差导致的无法拉丝成型，以及制备过程使用的装置结构复杂、操作难度大、成本高、效率低等诸多技术问题，从而使得在熔丝增材制造沉积过程中难以确保TiAl合金零部件的性能及其各部位的成分均匀性，进一步造成TiAl合金制品稳定性差等技术问题；故而本发明实施例提供了成本低、制备方式简便、成分分布均匀、力学性能、低温韧性和疲劳强度均高的一种微细TiAl合金丝的制备方法。所述技术方案如下：

一种微细TiAl合金丝的制备方法，所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的多根Ti丝和多根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，得到TiAl复合丝；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝。

可选地，S1中丝材原料采用现有牌号丝材，或进行定制化设计调整成分；丝材原料直径为1-5mm；超声清洗的频率为20-60kHz，功率为240-720W。

可选地，S2和S4中绞线机转速＞500rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的70-90%；多螺旋结构为双螺旋结构或双螺旋以上结构。

可选地，S3和S5中连续多道次热拉拔具体为：先加热至250-500℃并将拉丝模具预热至250-500℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为5-30m/min，每次拉拔变形量为10-20%，多道次拉拔总变形量为20-90%；一次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

可选地，S4多等分为二等分或二以上等分。

可选地，S5中二次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

可选地，S6中连续温拔道次为2-10次，TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

可选地，S7中连续拉拔挤出的挤出速率为1-20m/min，拉丝机温度为600-1000℃，挤出模口直径为0.8-5mm且直径逐次递减0.2-1mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，TiAl合金丝的抗拉强度为300-650MPa，屈服强度为200-550MPa，延伸率为3-10%。

可选地，S8中扩散均质化处理的温度为600-900℃，保温时间为60-120min，真空度为10^-1~10^-3Pa，成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为400-750MPa，屈服强度为300-650MPa，延伸率为3-10。

可选地，S1-S8中所述的制备方法，不仅适用于TiAl合金，还适用于Ti-Al-Nb系合金、Ti-Al-V系合金、Ti-Cu系合金、Ti-Ni系合金、Ti-Fe系合金及Ti-Mo系合金。

上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：

上述方案，本发明提出了一种微细TiAl合金丝的制备方法，可以解决由TiAl合金室温塑性差而无法拉丝成型制备TiAl合金丝的技术瓶颈，进而解决TiAl合金丝应用受限问题。传统工艺以TiAl复合丝为原料的单丝增材制造技术中存在丝材制备复杂、成品组分不均匀等问题，而本发明获得的微细TiAl合金丝成分组织均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，以此为原料的熔丝增材制造产品各部位性能稳定且一致，为扩大TiAl合金的应用提供优质原料。

本发明不限于TiAl合金丝的制备，还适用于Ti-Al-Nb系、Ti-Al-V系、Ti-Cu系、Ti-Ni系、Ti-Fe系及Ti-Mo系等含钛合金丝材的制备，并且对原料牌号、成分等无特殊限制，可选原料的范围广，增材制造所能制备的复杂形状不同成分含钛合金较多，利于工业大规模生产和商业推广应用。

本发明利用单金属丝室温塑性好的特点，采用所要复合的合金单质金属丝，通过绞合法使双根或多根前述单质金属丝形成紧密螺旋结构，结合多道次连续温拔工艺，在较低温度下即可实现所要复合的合金单质金属的预合金化，操作便捷，成本低廉，能够适用不同性能需求的复杂形状的合金增材制造。

本发明采用的连续温拔法相比于冷拔法可以在拔制过程中提高丝材的塑性变形能力，减小变形阻力，确保形变过程中不发生开裂、断丝等情况，并可有效减少拔制道次，降低所制备丝材的内应力，使得丝材的制备效率得到显著提高。

本发明通过在较低温度下对预合金化的TiAl复合丝进行挤出模口直径逐渐减小的连续拉拔挤出，即可使其彻底合金化，既避免了高温熔融过程，又解决了TiAl合金因室温脆性难以制备合金丝的技术瓶颈，并有效减少了TiAl合金丝制备过程中低熔点Al元素的挥发。

本发明采用的扩散均质化退火处理，可以使TiAl合金丝中的异质元素进一步相互扩散，保证获得的TiAl合金丝成分分布彻底均匀，增加增材制造过程中丝材熔化后的成分分布均匀性，使得打印的产品成品率提高。

本发明采用的自动传送装置，可大幅度提高TiAl合金丝生产效率，有效降低其生产成本，使得人工对合金丝制备的干扰得到排除，进一步提高了TiAl合金丝的生产质量。

本发明可根据目标TiAl合金丝的成分配比及直径，在TiAl复合丝制备及挤出过程中的道次选择上做适应性调整，确保不同成分的TiAl合金丝成分分布均匀，直径也符合需求，丝材均具备高质量、高性能。

本发明所制备的微细TiAl合金丝随着工艺的逐步进行，其抗拉强度、屈服强度和屈强比逐步增大，且抗拉强度能够达到700MPa左右，最高可接近720MPa；同理屈强比在0.9以上，最高可接近0.985。

总之，本发明方法相对于其他传统方法，通过多重绞丝、多次连续热拉拔结合最后的扩散均质化退火，可以在较低温度下直接制备出成分分布均匀的TiAl合金丝，有效避免高温熔融过程，其成分及直径均可根据目标TiAl合金丝要求对TiAl复合丝制备及挤出过程中的道次进行设计，灵活度高、操作简单、适用广泛、成本低廉，十分适合大规模工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种微细TiAl合金丝的制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明中的技术方案进行描述。

在本发明实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。此外，在本发明实施例中，“和/或”所表达的含义可以是两者都有，或者可以是两者任选其一。

本发明实施例中，“图像”，“图片”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。“的”，“相应的”和“对应的”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

本发明实施例中，有时候下标如W₁可能会写为非下标的形式如W1，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一种微细TiAl合金丝的制备方法，如图1所示，所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的多根Ti丝和多根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，得到TiAl复合丝；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝。

特别地，S1中丝材原料采用现有牌号丝材，或进行定制化设计调整成分；丝材原料直径为1-5mm；超声清洗的频率为20-60kHz，功率为240-720W。

特别地，S2和S4中绞线机转速＞500rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的70-90%；多螺旋结构为双螺旋结构或双螺旋以上结构。

特别地，S3和S5中连续多道次热拉拔具体为：先加热至250-500℃并将拉丝模具预热至250-500℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为5-30m/min，每次拉拔变形量为10-20%，多道次拉拔总变形量为20-90%；一次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

特别地，S4多等分为二等分或二以上等分。

特别地，S5中二次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

特别地，S6中连续温拔道次为2-10次，TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

特别地，S7中连续拉拔挤出的挤出速率为1-20m/min，拉丝机温度为600-1000℃，挤出模口直径为0.8-5mm且直径逐次递减0.2-1mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，TiAl合金丝的抗拉强度为300-650MPa，屈服强度为200-550MPa，延伸率为3-10%。

特别地，S8中扩散均质化处理的温度为600-900℃，保温时间为60-120min，真空度为10^-1~10^-3Pa，成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为400-750MPa，屈服强度为300-650MPa，延伸率为3-10%。

特别地，S1-S8中所述的制备方法，不仅适用于TiAl合金，还适用于Ti-Al-Nb系合金、Ti-Al-V系合金、Ti-Cu系合金、Ti-Ni系合金、Ti-Fe系合金及Ti-Mo系合金。

实施例1

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 52%，Al48%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均2mm的5根Ti丝和5根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为40kHz，功率为360W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的80%，得到双螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至400℃并将拉丝模具预热至380℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为9m/min，每次拉拔变形量为12%，多道次拉拔总变形量为60%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为310MPa，屈服强度为232MPa，屈强比为0.748，延伸率为10%，强塑积为3.10GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面二等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为1000rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝二分之一的75%，得到双螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至450℃并将拉丝模具预热至400℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为15m/min，每次拉拔变形量为15%，多道次拉拔总变形量为75%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为315MPa，屈服强度为252MPa，屈强比为0.800，延伸率为7%，强塑积为2.21GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为2次，不需要再重复S4-S5；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S5制备的二次TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为15m/min，拉丝机温度为850℃，挤出模口直径为3mm且直径逐次递减0.5mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为512MPa，屈服强度为460MPa，屈强比为0.898，延伸率为6%，强塑积为3.07GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为800℃，保温时间为75min，真空度为10^-1Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为668MPa，屈服强度为621MPa，屈强比为0.930，延伸率为5%，强塑积为3.34GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为1mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

实施例2

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 53%，Al 47%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均3mm的6根Ti丝和4根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为600kHz，功率为720W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为500rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的85%，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至300℃并将拉丝模具预热至270℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为6m/min，每次拉拔变形量为10%，多道次拉拔总变形量为50%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为412MPa，屈服强度为288MPa，屈强比为0.699，延伸率为14.1%，强塑积为5.81GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面三等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝三分之一的80%，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至370℃并将拉丝模具预热至350℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为8m/min，每次拉拔变形量为13%，多道次拉拔总变形量为65%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为437MPa，屈服强度为327MPa，屈强比为0.748，延伸率为10%，强塑积为4.37GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为4次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，整个过程自动传送，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为447MPa，屈服强度为366MPa，屈强比为0.819，延伸率为7%，强塑积为3.13GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为18m/min，拉丝机温度为900℃，挤出模口直径为4mm且直径逐次递减0.2mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为580MPa，屈服强度为527MPa，屈强比为0.909，延伸率为7%，强塑积为4.06GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为750℃，保温时间为100min，真空度为10^-2Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为693MPa，屈服强度为648MPa，屈强比为0.935，延伸率为6.8%，强塑积为4.71GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为3mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

对比例1

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 52%，Al 48%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均2mm的5根Ti丝和5根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为40kHz，功率为360W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的80%，得到双螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至400℃并将拉丝模具预热至380℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为9m/min，每次拉拔变形量为12%，多道次拉拔总变形量为60%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为310MPa，屈服强度为232MPa，屈强比为0.748，延伸率为10%，强塑积为3.10GPa·%；

S4、TiAl丝的连续挤出：将S5制备的二次TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为15m/min，拉丝机温度为850℃，挤出模口直径为3mm且直径逐次递减0.5mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为430MPa，屈服强度为365MPa，屈强比为0.849，延伸率为6%，强塑积为2.58GPa·%；

S5、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为800℃，保温时间为75min，真空度为10^-1Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为550MPa，屈服强度为496MPa，屈强比为0.902，延伸率为2%，强塑积为1.10GPa·%。

本对比例获得的微细TiAl合金丝直径为1mm，由于连续温拔道次仅有一次，不同成分丝材混合不均匀，制备的微细TiAl合金丝存在成分及组织形态不均匀的问题。

对比例2

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 53%，Al 47%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均3mm的6根Ti丝和4根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为60kHz，功率为720W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为500rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的85%，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至300℃并将拉丝模具预热至270℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为6m/min，每次拉拔变形量为10%，多道次拉拔总变形量为50%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为412MPa，屈服强度为288MPa，屈强比为0.699，延伸率为14.1%，强塑积为5.81GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面三等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝三分之一的80%，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至370℃并将拉丝模具预热至350℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为8m/min，每次拉拔变形量为13%，多道次拉拔总变形量为65%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为437MPa，屈服强度为327MPa，屈强比为0.748，延伸率为10%，强塑积为4.37GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为4次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，整个过程自动传送，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为447MPa，屈服强度为366MPa，屈强比为0.819，延伸率为7%，强塑积为3.13GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为18m/min，拉丝机温度为1200℃，挤出模口直径为4mm且直径逐次递减0.2mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为620MPa，屈服强度为576MPa，屈强比为0.929，延伸率为2%，强塑积为1.24GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为1100℃，保温时间为100min，真空度为10^-2Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为705MPa，屈服强度为691MPa，屈强比为0.980，延伸率为0.5%，强塑积为0.35GPa·%。

本对比例获得的微细TiAl合金丝直径为3mm，由于连续挤出及扩散均质化处理温度过高，导致挤出过程中发生断丝、氧化、开裂等问题。

综上，通过实施例与对比例对比可以发现，连续温拔道次的选择以及连续挤出参数的设置将直接决定最终TiAl合金丝的均匀程度。并且，由于TiAl合金存在室温脆性，不恰当的温度参数将导致丝材制备过程中发生断丝、开裂、氧化等问题。因此，在实际操作过程中需要结合目标TiAl合金丝性能，对各参数进行合理的设置，以获得成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷的高质量TiAl合金丝。

实施例3

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 54%，Al 46%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均4mm的3根Ti丝和3根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为20kHz，功率为240W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为1000rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的75%，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至480℃并将拉丝模具预热至450℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为20m/min，每次拉拔变形量为15%，多道次拉拔总变形量为60%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为452MPa，屈服强度为325MPa，屈强比为0.719，延伸率为12.9%，强塑积为8.09GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面四等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为1500rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝四分之一的70%，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至480℃并将拉丝模具预热至450℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为18m/min，每次拉拔变形量为14%，多道次拉拔总变形量为70%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为483MPa，屈服强度为376MPa，屈强比为0.778，延伸率为8%，强塑积为3.86GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为5次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为525MPa，屈服强度为435MPa，屈强比为0.829，延伸率为6.5%，强塑积为3.41GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为10m/min，拉丝机温度为770℃，挤出模口直径为5mm且直径逐次递减0.5mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为597MPa，屈服强度为525MPa，屈强比为0.879，延伸率为5%，强塑积为2.99GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为680℃，保温时间为120min，真空度为10^-3Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为711MPa，屈服强度为645MPa，屈强比为0.907，延伸率为7%，强塑积为4.98GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为2mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

实施例4

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 54%，Al 46%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均2mm的5根Ti丝和5根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为60kHz，功率为720W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的80%，得到双螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至400℃并将拉丝模具预热至380℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为9m/min，每次拉拔变形量为12%，多道次拉拔总变形量为60%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为413MPa，屈服强度为293MPa，屈强比为0.709，延伸率为13.8%，强塑积为5.70GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面二等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为1000rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝二分之一的75%，得到双螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至450℃并将拉丝模具预热至400℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为15m/min，每次拉拔变形量为15%，多道次拉拔总变形量为75%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为447MPa，屈服强度为344MPa，屈强比为0.770，延伸率为9.7%，强塑积为4.34GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为3次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为466MPa，屈服强度为370MPa，屈强比为0.794，延伸率为7.3%，强塑积为3.40GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S5制备的二次TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为15m/min，拉丝机温度为850℃，挤出模口直径为3mm且直径逐次递减0.5mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为584MPa，屈服强度为513MPa，屈强比为0.878，延伸率为8.8%，强塑积为5.14GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为800℃，保温时间为75min，真空度为10^-1Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为698MPa，屈服强度为649MPa，屈强比为0.930，延伸率为7.4%，强塑积为5.17GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为1mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

实施例5

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 53%，Al 47%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均4mm的3根Ti丝和3根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为20kHz，功率为240W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为1000rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的75%，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至480℃并将拉丝模具预热至450℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为20m/min，每次拉拔变形量为15%，多道次拉拔总变形量为60%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为488MPa，屈服强度为356MPa，屈强比为0.730，延伸率为12.5%，强塑积为6.10GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面四等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为1500rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝四分之一的70%，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至480℃并将拉丝模具预热至450℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为18m/min，每次拉拔变形量为14%，多道次拉拔总变形量为70%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为517MPa，屈服强度为403MPa，屈强比为0.779，延伸率为8.1%，强塑积为4.19GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为3次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，整个过程自动传送，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为542MPa，屈服强度为439MPa，屈强比为0.810，延伸率为6.8%，强塑积为3.69GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为10m/min，拉丝机温度为770℃，挤出模口直径为5mm且直径逐次递减0.5mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为633MPa，屈服强度为548MPa，屈强比为0.866，延伸率为5%，强塑积为3.17GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为680℃，保温时间为120min，真空度为10^-3Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为670MPa，屈服强度为626MPa，屈强比为0.934，延伸率为5%，强塑积为3.35GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为2 mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

实施例6

一种微细TiAl合金丝的制备方法，TiAl合金丝的成分含量按照质量百分比计为：Ti 52%，Al 48%；所述微细TiAl合金丝的制备方法如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的直径均3mm的6根Ti丝和4根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，超声清洗的频率为60kHz，功率为720W得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，绞线机转速为500rmp，绞合后的绞线长度为丝材原料的85%，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至300℃并将拉丝模具预热至270℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为6m/min，每次拉拔变形量为10%，多道次拉拔总变形量为50%；整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；一次TiAl复合丝的抗拉强度为243MPa，屈服强度为158MPa，屈强比为0.650，延伸率为15%，强塑积为3.65GPa·%；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面三等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，绞线机转速为800rmp，绞合后的绞线长度为一次TiAl复合丝三分之一的80%，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次热拉拔，先加热至370℃并将拉丝模具预热至350℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为8m/min，每次拉拔变形量为13%，多道次拉拔总变形量为65%；整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；二次TiAl复合丝的抗拉强度为257MPa，屈服强度为182MPa，屈强比为0.708，延伸率为13.4%，强塑积为3.44GPa·%；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，连续温拔道次为5次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，整个过程自动传送，得到TiAl复合丝；TiAl复合丝的抗拉强度为320MPa，屈服强度为252MPa，屈强比为0.788，延伸率为7.4%，强塑积为2.37GPa·%；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为18m/min，拉丝机温度为900℃，挤出模口直径为4mm且直径逐次递减0.2mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为556MPa，屈服强度为511MPa，屈强比为0.919，延伸率为7%，强塑积为3.89GPa·%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，扩散均质化处理的温度为750℃，保温时间为100min，真空度为10^-2Pa，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为662MPa，屈服强度为615MPa，屈强比为0.929，延伸率为7.2%，强塑积为4.77GPa·%。

本实施例获得的微细TiAl合金丝直径为3mm，成分及组织形态均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，制备过程中不存在断丝。

上述方案，本发明提出了一种微细TiAl合金丝的制备方法，可以解决由TiAl合金室温塑性差而无法拉丝成型制备TiAl合金丝的技术瓶颈，进而解决TiAl合金丝应用受限问题。传统工艺以TiAl复合丝为原料的单丝增材制造技术中存在丝材制备复杂、成品组分不均匀等问题，而本发明获得的微细TiAl合金丝成分组织均匀、结构致密、表面光滑，无氧化、开裂、孔隙等缺陷，以此为原料的熔丝增材制造产品各部位性能稳定且一致，为扩大TiAl合金的应用提供优质原料。

本发明不限于TiAl合金丝的制备，还适用于Ti-Al-Nb系、Ti-Al-V系、Ti-Cu系、Ti-Ni系、Ti-Fe系及Ti-Mo系等含钛合金丝材的制备，并且对原料牌号、成分等无特殊限制，可选原料的范围广，增材制造所能制备的复杂形状不同成分含钛合金较多，利于工业大规模生产和商业推广应用。

本发明利用单金属丝室温塑性好的特点，采用所要复合的合金单质金属丝，通过绞合法使双根或多根前述单质金属丝形成紧密螺旋结构，结合多道次连续温拔工艺，在较低温度下即可实现所要复合的合金单质金属的预合金化，操作便捷，成本低廉，能够适用不同性能需求的复杂形状的合金增材制造。

本发明采用的连续温拔法相比于冷拔法可以在拔制过程中提高丝材的塑性变形能力，减小变形阻力，确保形变过程中不发生开裂、断丝等情况，并可有效减少拔制道次，降低所制备丝材的内应力，使得丝材的制备效率得到显著提高。

本发明通过在较低温度下对预合金化的TiAl复合丝进行挤出模口直径逐渐减小的连续拉拔挤出，即可使其彻底合金化，既避免了高温熔融过程，又解决了TiAl合金因室温脆性难以制备合金丝的技术瓶颈，并有效减少了TiAl合金丝制备过程中低熔点Al元素的挥发。

本发明采用的扩散均质化退火处理，可以使TiAl合金丝中的异质元素进一步相互扩散，保证获得的TiAl合金丝成分分布彻底均匀，增加增材制造过程中丝材熔化后的成分分布均匀性，使得打印的产品成品率提高。

本发明采用的自动传送装置，可大幅度提高TiAl合金丝生产效率，有效降低其生产成本，使得人工对合金丝制备的干扰得到排除，进一步提高了TiAl合金丝的生产质量。

本发明可根据目标TiAl合金丝的成分配比及直径，在TiAl复合丝制备及挤出过程中的道次选择上做适应性调整，确保不同成分的TiAl合金丝成分分布均匀，直径也符合需求，丝材均具备高质量、高性能。

本发明所制备的微细TiAl合金丝随着工艺的逐步进行，其抗拉强度、屈服强度和屈强比逐步增大，且抗拉强度能够达到700MPa左右，最高可接近720MPa；同理屈强比在0.9以上，最高可接近0.985。

总之，本发明方法相对于其他传统方法，通过多重绞丝、多次连续热拉拔结合最后的扩散均质化退火，可以在较低温度下直接制备出成分分布均匀的TiAl合金丝，有效避免高温熔融过程，其成分及直径均可根据目标TiAl合金丝要求对TiAl复合丝制备及挤出过程中的道次进行设计，灵活度高、操作简单、适用广泛、成本低廉，十分适合大规模工业化生产。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，所述微细TiAl合金丝的制备方法包括如下步骤：

S1、丝材的原料选取及处理：根据目标TiAl合金丝的成分质量配比，选取相应的多根Ti丝和多根Al丝作为丝材原料；并分别采用市售清洁剂对丝材原料进行超声清洗，得到表面洁净的丝材原料；

S2、丝材的原料绞合：将S1中的丝材原料通过绞线机紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的一次TiAl复合绞线；

S3、一次TiAl复合绞线的连续温拔：将S2制备的一次TiAl复合绞线进行连续多道次拉拔，整个过程自动传送，得到一次TiAl复合丝；

S4、一次TiAl复合丝的绞合：将S3制备的一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起，得到多螺旋结构的二次TiAl复合绞线；

S5、二次TiAl复合绞线的连续温拔：将S4制备的二次TiAl复合绞线进行连续多道次拉拔，整个过程自动传送，得到二次TiAl复合丝；

S6、TiAl复合丝的多次温拔：根据TiAl复合丝的均匀程度，确定温拔道次，重复S4-S5，即将前一次TiAl复合丝沿截面多等分，通过绞线机将截断的TiAl复合丝紧密绞合在一起后，进行下一次温拔，直至目标道次结束，得到TiAl复合丝；

S7、TiAl丝的连续挤出：将S6制备的TiAl复合丝通过连续拉丝机进行连续拉拔挤出，连续拉拔挤出的挤出速率为1-20m/min，拉丝机温度为600-1000℃，挤出模口直径为0.8-5mm且直径逐次递减0.2-1mm，挤出目标道次与TiAl预合金化丝直径、挤出模口直径及每道次直径减少量相匹配，整个过程自动传送，直至目标道次停止，得到TiAl合金丝；TiAl合金丝的抗拉强度为300-650MPa，屈服强度为200-550MPa，延伸率为3-10%；

S8、TiAl合金丝的扩散均质化：将S7制备的TiAl合金丝采用真空炉进行扩散均质化处理，随炉冷却后得到成分均匀的微细TiAl合金丝；

S3和S5中连续多道次拉拔具体为：先加热至250-500℃并将拉丝模具预热至250-500℃，后进行连续多道次拉拔，拉拔速率为5-30m/min，每次拉拔变形量为10-20%，多道次拉拔总变形量为20-90%；一次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

2.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S1中丝材原料采用现有牌号丝材，或进行定制化设计调整成分；丝材原料直径为1-5mm；超声清洗的频率为20-60kHz，功率为240-720W。

3.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S2和S4中绞线机转速＞500rmp，多螺旋结构为双螺旋以上结构；S2中绞合后的绞线长度为丝材原料的70-90%。

4.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S4多等分为二以上等分。

5.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S5中二次TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

6.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S6中温拔道次为2-10次，TiAl复合丝的抗拉强度为100-700MPa，屈服强度为50-600MPa，延伸率为6-30%。

7.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，S8中扩散均质化处理的温度为600-900℃，保温时间为60-120min，真空度为10^-1~10^-3Pa，成分均匀的微细TiAl合金丝的抗拉强度为400-750MPa，屈服强度为300-650MPa，延伸率为3-10%。

8.根据权利要求1所述的一种微细TiAl合金丝的制备方法，其特征在于，所述的制备方法，不仅适用于TiAl合金，还适用于Ti-Al-Nb系合金、Ti-Al-V系合金、Ti-Cu系合金、Ti-Ni系合金、Ti-Fe系合金及Ti-Mo系合金。