专利名称：一种用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种润滑剂及其制备方法。
背景技术：
随着航空航天业的迅速发展，发动机推重比的不断提高(发动机高压压气
机叶片工作温度将达到80(TC以上)，使其对发动机叶片的材料要求越来越高 (高比强度、高比刚度、低膨胀系数及良好的阻燃性能)，Y-TiAl基合金因 其具有以上的性能现已应用在此领域；在Y-TiAl基合金棒材制坯中，最好的 方法为热挤压加工法，而在挤压加工中最关键过程之一就是润滑剂使用，但是 现有的润滑剂存在润湿性差(在加热炉中加热超过2小时后基本丧失润滑效 果)、对挤压棒材的初始挤压温度控制要求过于严格(温度波动不得大于50°C ) 的问题，导致挤压得到的棒材粗细不均、挤压棒材表面出现裂纹甚至断裂、挤 压力大以致浪费能源的缺陷。
发明内容
本发明是为了解决现有润滑剂存在润湿性差、对挤压棒材的初始挤压温度 控制要求过于严格，导致挤压得到的棒材粗细不均、挤压棒材表面出现裂纹甚 至断裂、挤压力大以致浪费能源的问题，而提供一种用于Y-TiAl合金棒材挤 压的玻璃润滑剂及其制备方法。
用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂按重量百分比由50% 69%的L 玻璃、30% 40%的石墨和1% 10%的粘土制成；其中L玻璃按质量百分比 由10% 15%的1102、 3% 5%的:6203、 0.9% 1.0%的A1203、 0.9% 1.0%的 Si02、 0.9% 2.0%的Cr203、 0.9% 2.0%的Fe203和余量的PbO制成。
用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂的制备方法按照如下步骤进行 一、按重量百分比分别称取50% 69%的L玻璃、30% 40%的石墨和1% 10%的粘土； 二、将称取的L玻璃和粘土放入高铝坩埚中，在温度为1050 1100。C的条件下烧结至熔化，随后水淬，得玻璃渣；三、将玻璃渣磨成粒径为 100 150目的玻璃微粉，然后与称取的石墨混合，而后在球磨速度为40
460r/min条件下，球磨24 48h，即得用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂；其中步骤一中L玻璃按质量百分比由10% 15%的Ti02、 3% 5%的B203、0.9% 1.0%的A1203、 0.9% 1.0%的Si02、 0.9% 2.0%的Cr203、 0.9% 2.0%的Fe203和余量的PbO制成。
本发明得到的用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂具有良好的润滑性能，且化学性质稳定，不与坯料金属发生反应化学反应；本发明得到的用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂润湿性优异(在预热温度下可以经受8 10h加热过程，而不减弱其润滑效果)；本发明得到的用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂经测得可以在1200 145(TC的高温条件下热挤压并且挤压温度区间跨越大(可实现200 30(TC的跨越)。采用本发明制得的玻璃润滑剂挤压出的Y-TiAl合金棒材质量良好、粗细均匀，表面无裂纹、无凹陷且可连续挤压，降低了挤压力，节约了能源。
图1为具体实施方式
二十三制备的玻璃润滑剂与现有的润滑剂的挤压效果的对比图，图1中"—卜"为制备的玻璃润滑剂挤压出棒材的效果曲线，"-a-"为现有的润滑剂挤压出棒材的效果曲线。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一本实施方式的用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂
按重量百分比由50% 69%的L玻璃、30% 40%的石墨和1% 10%的粘土制成；其中L玻璃按质量百分比由10% 15%的1102、 3% 5%的8203、 0.9% 1.0%的A1203、 0.9% 1.0%的Si02、 0.9% 2.0%的Cr203、 0.9% 2.0%的Fe203和余量的PbO制成。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一的不同点是用于Y-TiAl
合金棒材挤压的玻璃润滑剂按重量百分比由55。/。 63。/。的L玻璃、32% 38%的石墨和3% 13%的粘土制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一的不同点是用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂按重量百分比由58%的L玻璃、34%的石墨和8%的粘土制成。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一至三的不同点是L玻璃按
质量百分比由11°/。 14°/。的Ti02、 3.5% 4.5%的B203、 0.3°/。 0.7°/。的A1203、 0.3% 0.7%的Si02、 0.8% 1.4%的Cr203、 0.8% 1.4%的Fe203和余量的PbO
制成。其它与具体实施方式
一至三相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
一至三的不同点是L玻璃按 质量百分比由12。/。的Ti02、 4.0%的8203、 0.5%的八1203、 0.5%的Si02、 1.2% 的Cr203、 1.2%的Fe203和余量的PbO制成。其它与具体实施方式
一至三相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四或五的不同点是石墨为 100 150目的高纯石墨。其它与具体实施方式
四或五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
四或五的不同点是石墨为 110 140目的高纯石墨。其它与具体实施方式
四或五相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
四或五的不同点是石墨为
120目的高纯石墨。其它与具体实施方式
四或五相同。
具体实施方式
九本实施方式的用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂
的制备方法按照如下步骤进行 一、按重量百分比分别称取50% 69%的1^玻 璃、30% 40%的石墨和1% 10%的粘土； 二、将称取的L玻璃和粘土放入 高铝坩埚中，在温度为1050 110(TC的条件下烧结至熔化，随后水淬，得玻 璃渣；三、将玻璃渣磨成粒径为100 150目的玻璃微粉，然后与称取的石墨 混合，而后在球磨速度为40 60r/min条件下，球磨24 48h，即得用于Y -TiAl 合金棒材挤压的玻璃润滑剂；其中步骤一中L玻璃按质量百分比由10% 15% 的Ti。2、 3% 5%的8203、 0.9% 1.0%的A1203、 0.9% 1.0%的Si02、 0.9% 2.0%的Cr203、 0.9% 2.0%的Fe203和余量的PbO制成。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
九的不同点是步骤一中按 重量百分比分别称取55% 63%的L玻璃、32% 38%的石墨和3% 7%的粘 土。其它步骤及参数与具体实施方式
九相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
九的不同点是步骤一中
按重量百分比分别称取58e/。的L玻璃、34%的石墨和8%的粘土。其它步骤及
参数与具体实施方式
九相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
九至十一的不同点是步
骤一中L玻璃按质量百分比由11% 14%的1102、3.5% 4.5%的B2O3、0.3% 0.7%的A1203、 0.3% 0.7%的Si02、 0.8% 1.4°/。的Cr203、 0.8% 1.4%的Fe203
和余量的PbO制成。其它步骤及参数与具体实施方式
九至十一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
九至十一的不同点是步
骤一中L玻璃按质量百分比由12%的Ti02、 4.0%的B203、 0.5%的A1203、 0.5%的SiCb、 1.2%的0203、 1.2。/。的Fe203和余量的PbO制成。其它步骤及参数与具体实施方式
九至十一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
九至十三的不同点是步骤一中石墨为100 150目的高纯石墨。其它步骤及参数与具体实施方式
九至十三相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方式
九至十三的不同点是步骤一中石墨为120目的高纯石墨。其它步骤及参数与具体实施方式
九至十三相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
九至十五的不同点是步
骤二中在温度为108(TC的条件下烧结至熔化。其它步骤及参数与具体实施方
式九至十五相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
九至十六的不同点是步
骤三中将玻璃渣磨成粒径为110 140目的玻璃微粉。其它步骤及参数与具体
实施方式九至十六相同。
具体实施方式
十八本实施方式与具体实施方式
九至十六的不同点是步骤三中将玻璃渣磨成粒径为120目的玻璃微粉。其它步骤及参数与具体实施方式
九至十六相同。
具体实施方式
十九本实施方式与具体实施方式
十七或十八的不同点是步骤三中球磨速度为45 55r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
十七或十八相同。
具体实施方式
二十本实施方式与具体实施方式
十七或十八的不同点是-
步骤三中球磨速度为50r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
十七或十八相同。
具体实施方式
二十一本实施方式与具体实施方式
九至二十的不同点是 步骤三中球磨时间为30 40h。其它步骤及参数与具体实施方式
九至二十相 同。
具体实施方式
二十二本实施方式与具体实施方式
九至二十的不同点是 步骤三中球磨时间为35h。其它步骤及参数与具体实施方式
九至二十相同。
具体实施方式
二十三本实施方式的用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润 滑剂的制备方法按照如下步骤进行 一、按重量百分比分别称取60%的L玻 璃、35%的石墨和5%的粘土； 二、将称取的L玻璃和粘土放入高铝坩埚中， 在温度为110(TC的条件下烧结至熔化，随后水淬，得玻璃渣；三、将玻璃渣
磨成粒径为120目的玻璃微粉，然后与称取的石墨混合，而后在球磨速度为 50r/min条件下，球磨36h，即得用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂；其 中步骤一中L玻璃按质量百分比由12%的Ti02 、4.0%的B203 、0.5%的A1203、 0.5%的Si02、 1.2%的Cr203、 1.2%的Fe203和余量的PbO制成。
对直径58mm的Y-TiAl合金包套后的铸棒进行了热挤压实验，将本实施 方式制得的玻璃润滑剂预压制成内径58mm、壁厚3mm的杯子，然后将模具 预热至150 200°C，再将玻璃润滑剂预压制的杯子加热到700 750。C，而后 将坯料预热至1200 1325°C，然后将预热后的坯料放入玻璃润滑剂预压制的 杯子中，最后转移到模具中迅速进行热挤压，挤压比为6 9: 1。得到的挤压 棒材直径如图1曲线 —"中所示，从图中可以看出得到的棒材直径无明显 变化，这样可以间接知道本实施方式得到的润滑剂润湿性能优异，得到的棒材 粗细均匀、光滑；采用现有润滑剂以同样条件对直径58mm的，TiAl合金包 套后的铸棒进行了热挤压实验，得到的挤压棒材直径如图1曲线"-a-"中所 示，从图中可以看出得到的棒材直径变化巨大，这样可以间接知道现有润滑剂 润湿性能差，得到的棒材粗细不均匀、甚至断裂。热挤压实验中以Y-TiAl合 金棒材最先挤压成型处为测试原点，然后沿Y-TiAl合金棒材轴向进行测量。 图l中曲线图横坐标为各测试点与原点之间的距离(沿Y-TiAl合金棒材轴向)， 纵坐标为挤压出Y -TiAl合金棒材的直径。
8
权利要求
1、一种用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂，其特征在于用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂按重量百分比由50％～69％的L玻璃、30％～40％的石墨和1％～10％的粘土制成；其中L玻璃按质量百分比由10％～15％的TiO2、3％～5％的B2O3、0.9％～1.0％的Al2O3、0.9％～1.0％的SiO2、0.9％～2.0％的Cr2O3、0.9％～2.0％的Fe2O3和余量的PbO制成。
2、 根据权利要求1所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂， 其特征在于用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂按重量百分比由55% 63%的L玻璃、32% 38%的石墨和3% 7%的粘土制成。
3、 根据权利要求1或2所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑 剂，其特征在于L玻璃按质量百分比由11% 14%的1102、3.5% 4.5%的8203、 0.3% 0.7%的A1203、 0.3% 0.7%的Si02、 0.8% 1.4%的Cr203、 0.8% 1.4% 的Fe203和余量的PbO制成。
4、 根据权利要求3所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂， 其特征在于石墨为100 150目的高纯石墨。
5、 制备如权利要求1所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂， 其特征在于一种用于Y-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂的制备方法按照如下 步骤进行 一、按重量百分比分别称取50。/o 69。/。的L玻璃、30% 40%的石 墨和1% 10%的粘土； 二、将称取的L玻璃和粘土放入高铝坩埚中，在温度 为1050 110(TC的条件下烧结至熔化，然后水淬，得玻璃渣；三、将玻璃渣 磨成粒径为100 150目的玻璃微粉，然后与称取的石墨混合，而后在球磨速 度为40 60r/min条件下，球磨24 48h，即得用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻 璃润滑剂；其中步骤一中L玻璃按质量百分比由10% 15%的1102、 3% 5% 的B203、 0.9% 1.0%的A1203、 0.9% 1.0%的Si02、 0.9% 2.0%的Cr203、 0.9% 2.0%的Fe203和余量的PbO制成。
6、 根据权利要求5所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂的 制备方法，其特征在于步骤一中按重量百分比分别称取55% 63%的L玻璃、 32% 38%的石墨和3% 7%的粘土。
7、 根据权利要求5或6所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂的制备方法，其特征在于步骤三中将玻璃渣磨成粒径为110 140目的玻璃微粉。
8、 根据权利要求7所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂的 制备方法，其特征在于步骤三中球磨速度为45 55r/min。
9、 根据权利要求5、 6或8所述的一种用于Y -TiAl合金棒材挤压的玻璃 润滑剂的制备方法，其特征在于步骤三中球磨时间为30 40h。
全文摘要
一种用于γ-TiAl合金棒材挤压的玻璃润滑剂及其制备方法，它涉及了一种润滑剂及其制备方法。本发明解决了现有润滑剂存在润湿性差、对挤压棒材的初始挤压温度控制要求过于严格，导致挤压得到的棒材粗细不均、挤压棒材表面出现裂纹甚至断裂、挤压力大以致浪费能源的问题。玻璃润滑剂由L玻璃、石墨和粘土制成。制备方法一、称取原材料；二、制备玻璃渣；三、将玻璃渣磨成微粉后与石墨混合，球磨，即得。本发明产品具有润湿性良好、制备的棒材粗细均一、表面光滑无裂痕，制备成本低、节约能源且方法简单的优点。
文档编号C10M177/00GK101508930SQ20091007161
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者单德彬, 炎 吕, 浩 张, 徐文臣 申请人:哈尔滨工业大学