本发明涉及烧结控制技术领域，特别涉及一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法。
背景技术：
石油射孔弹是一种用来打通套管与产层之间混凝土与岩土等，为油气提供流通通道的装置。目前，石油射孔弹多采用聚能装药结构，而药型罩是聚能装药结构的关键部件，药型罩生产质量直接决定了射孔弹的效果。传统药型罩制备多采用熔炼铸造、热等静压烧结的工艺，熔炼铸造 精加工方法生产成本较高，且原料利用率低；热等静压烧结需要制备相应的钢制包套，生产效率低的同时也提高了生产成本。因此，现多采用粉末冶金近净成型的方法制备钛铝系合金薄壁空心锥形件。该方法包括冷等静压近净成型和常压烧结，通过冷等静压制备出稍大于薄壁空心锥形件的压坯，之后通过常压烧结制备出烧结坯，对烧结坯进行精加工得到最终的产品。该法生产成本低、效率高、工艺简单，可用于薄壁空心锥形件大规模生产。但在烧结过程中会出现压坯坍塌变形最终导致开裂的现象，影响了产品的加工尺寸，降低了产品的合格率。
钛铝系合金所用原料中钛粉和铝粉质量百分含量之和大于70％，该合金的烧结制备温度为1300～1600℃，铝的熔点为660℃，这使得铝会在烧结过程中发生熔化，在一段时间内以液态的形式存在于整个坯体中，从而导致压坯发生软化，若不采用支撑或采用的支撑过小，坯体在自身重力的影响下向下坍塌变形，同时，由于压坯底部与炉台之间的摩擦力使得烧结过程中坯体底部向内的收缩难以顺利进行，导致压坯底部的收缩与顶部收缩不同步，导致坯体内壁发生开裂；若采用的支撑过大，使得烧结完成后的坯体悬空在支撑体上，则坯体会在自身重力的影响下外表面发生拉裂。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法。使用本发明方法能够避免钛铝系合金药型罩压坯在烧结过程中因为形变、软化、坍塌导致的压坯烧结开裂问题，提高压坯烧结合格率。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法，包括以下步骤：
(1)测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
(2)根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，所述理论尺寸包括理论底部内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度：
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式a；
式a中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论底部内径，mm；
d压坯为药型罩压坯的底部内径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式b；
式b中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部顶端平台直径，mm；
d压坯为药型罩压坯的内部顶端平台直径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
h烧结坯＝h压坯×(1-σ) 0.5hσ式c；
式c中，h烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部高度，mm；
h压坯为药型罩压坯的内部高度，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
h为药型罩压坯内部平台距顶部高度，mm；
(3)根据所述步骤(2)得到的钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸，根据所述确定的刚性支撑体的尺寸制备刚性支撑体；所述刚性支撑体为截顶空心锥体结构，所述刚性支撑体的锥角、底部外径、外部顶端平台直径和外部高度分别与钛铝系合金烧结坯的锥角、理论底部内径、理论内部顶端平台直径和理论内部高度相同；
(4)将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置，对药型罩压坯外部进行埋砂。
优选的，所述钛铝系合金中钛元素和铝元素的质量百分含量之和≥70％。
优选的，所述测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ包括以下步骤：
(a)制备钛铝系合金标准压坯，测量标准压坯烧结前的长度；
(b)使用与钛铝系合金药型罩压坯烧结相同的烧结方案对标准压坯进行烧结；
(c)测量标准压坯烧结后的长度，并根据式d计算钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
σ＝1-(l后/l前)×100％式d；
式d中，σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
l后为标准压坯烧结后的长度，mm；
l前为标准压坯烧结前的长度，mm。
优选的，所述钛铝系合金标准压坯的形状为圆柱形，尺寸为φ10×50mm。
优选的，所述刚性支撑体的材料为熔点＞2000℃且在2000℃条件下热膨胀系数＜9×10-6/℃的金属材料。
优选的，所述刚性支撑体的壁厚为刚性支撑体底部外径的0.015～0.035倍。
优选的，所述埋砂所用砂为氧化锆砂，所述氧化锆砂的粒径为1～5mm，所述埋砂的厚度为药型罩压坯外部高度的0.25～0.5倍。
优选的，在将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置之前，还包括对所述刚性支撑体进行前处理，所述前处理包括以下步骤：
在所述刚性支撑体表面涂刷氮化硼酒精溶液涂刷氮化硼的酒精溶液并干燥；所述氮化硼的酒精溶液中氮化硼的质量分数为20～50％。
本发明提供了一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的方法，本发明通过对钛铝系合金材料的烧结收缩率进行计算，能够对刚性支撑体结构进行合理设计，所得刚性支撑体尺寸与药型罩烧结坯理论内部尺寸一致，能够对药型罩压坯起到足够的支撑作用，避免烧结过程中药型罩压坯因重力作用发生过度变形导致的开裂以及因软化、坍塌导致的结开裂，从而显著提高压坯烧结合格率；同时，刚性支撑体可以重复使用，能够大大降低生产成本。本发明通过对药型罩压坯外部进行埋砂，能够对药型罩压坯施加向内的压力，从而促进烧结过程中压坯底部的向内收缩，进而抑制压坯内部因为烧结收缩不同步产生的裂纹。实施例结果表明，本发明提供的方法能够避免钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂，压坯烧结合格率可达99％以上。
附图说明
图1为实施例1中钛铝系合金药型罩压坯的结构示意图；
图2为实施例1中钛铝系合金药型罩烧结坯的结构示意图；
图3为实施例1中刚性支撑体的结构示意图；
图4为实施例1中刚性支撑体的实物图；
图5为对钛铝系合金药型罩压坯进行埋砂的示意图，其中，1-药型罩压坯，2-刚性支撑体，3-氧化锆砂；
图6为对比例1中钛铝系合金药型罩烧结坯的实物图。
具体实施方式
本发明提供了一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的方法，包括以下步骤：
(1)测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
(2)根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，所述理论尺寸包括理论底部内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度：
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式a；
式a中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论底部内径，mm；
d压坯为药型罩压坯的底部内径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式b；
式b中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部顶端平台直径，mm；
d压坯为药型罩压坯的内部顶端平台直径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
h烧结坯＝h压坯×(1-σ) 0.5hσ式c；
式c中，h烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部高度，mm；
h压坯为药型罩压坯的内部高度，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
h为药型罩压坯内部平台距顶部高度，mm；
(3)根据所述步骤(2)得到的钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸，根据所述确定的刚性支撑体的尺寸制备刚性支撑体；所述刚性支撑体为截顶空心锥体结构，所述刚性支撑体的锥角、底部外径、外部顶端平台直径和外部高度分别与钛铝系合金烧结坯的锥角、理论底部内径、理论内部顶端平台直径和理论内部高度相同；
(4)将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置，并对药型罩压坯外部进行埋砂。
本发明首先测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ。在本发明中，所述钛铝系合金中钛元素和铝元素的质量百分含量之和优选≥70％，更优选≥75％；在本发明中，所述钛铝系合金中的其余元素优选为nb、zr、ta、v、mo中的一种或两种，本发明对合金材料中其余元素的质量百分含量没有特殊的要求，与ti元素、铝元素的质量百分含量之和等于100％即可。在本发明的具体实施例中，所述钛铝系合金材料的元素组成优选钛和铝的质量百分含量为75％，铌的质量百分含量为15％，钽的质量百分含量为10％；或钛和铝的质量百分含量为70％，锆的质量百分含量为20％，钼的质量百分含量为10％；或钛和铝的质量百分含量为80％，钽的质量百分含量为15％，钼的质量百分含量为5％。在本发明中，所述钛铝系合金材料的烧结收缩率σ的测定方法优选包括以下步骤：
(a)制作钛铝系合金标准压坯，测量标准压坯烧结前的长度；
(b)使用与钛铝系合金药型罩压坯烧结相同的烧结方案对标准压坯进行烧结；
(c)测量标准压坯烧结后的长度，并根据式d计算钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
σ＝1-(l后/l前)×100％式d；
式d中，σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
l后为标准压坯烧结后的长度，mm；
l前为标准压坯烧结前的长度，mm。
在本发明中，所述钛铝系合金标准压坯优选为圆柱形，其尺寸优选为φ10×50mm。在本发明中，所述制备钛铝系合金标准压坯的方法与制备钛铝系合金药型罩压坯的方法相同。本发明优选使用游标卡尺测量标准压坯烧结前的长度l前。
在本发明中，所述对标准压坯进行烧结的方法与对钛铝系合金药型罩压坯进行烧结的方案相同，在本发明的具体实施例中，所述烧结优选为常压烧结，所述烧结优选在氩气保护气氛中进行，所述烧结的温度优选为1300～1600℃，更优选为1400～1500℃；时间优选为1～5h，更优选为2～4h。本发明优选在烧结炉中进行所述烧结。在本发明中，所述标准压坯在烧结时优选采用横放的方式。
标准压坯烧结完成后，本发明优选使用游标卡尺测量标准压坯烧结后的长度l后，并根据式d计算钛铝系合金材料的烧结收缩率σ。
得到钛铝系合金材料的烧结收缩率σ后，本发明根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸。在计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸之前，本发明优选先构建钛铝系合金压坯。本发明对所述钛铝系合金药型罩压坯的尺寸没有特殊的要求，任意尺寸的钛铝系合金药型罩压坯都适用本发明方法。本发明对所述钛铝系合金压坯的制备方法没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的钛铝系合金压坯的制备方法即可。
在本发明中，所述钛铝系合金烧结坯的理论尺寸包括理论底部内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度。由于钛铝系合金药型罩压坯在烧结过程中会产生收缩，在得到钛铝系合金材料的烧结收缩率σ后，可以计算出钛铝系合金压坯烧结后所得烧结坯的理论尺寸。
得到钛铝系合金烧结坯的理论尺寸后，本发明根据钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸并制备刚性支撑体。在本发明中，所述刚性支撑体为截顶空心锥体结构，所述刚性支撑体的锥角、底部外径、外部顶端平台直径和外部高度分别与钛铝系合金烧结坯的锥角、理论底部内径、理论内部顶端平台直径和理论内部高度相同。在本发明中，所述刚性支撑体的材料优选为熔点＞2000℃且在2000℃条件下热膨胀系数＜9×10-6/℃的金属材料，更优选为钼、钼合金、钽、钽合金、钨或钨合金中的一种；本发明对所述刚性支撑体的成型方法没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的成型方式即可，具体的如旋压成型或粉末冶金成型。在本发明中，刚性支撑体材料的热膨胀系数小于钛铝系合金材料的热膨胀系数，能够在极大程度上避免刚性支撑体受热膨胀导致的药型罩坯体开裂。
在本发明中，所述刚性支撑体尺寸与药型罩烧结坯理论内部尺寸一致，能够对药型罩压坯起到足够的支撑作用，避免烧结过程中药型罩压坯因重力作用发生过度变形导致的开裂以及因软化、坍塌导致的烧结开裂，从而显著提高压坯烧结合格率；同时，刚性支撑体可以重复使用，能够大大降低生产成本。
本发明优选对所述刚性支撑体进行前处理，所述前处理优选包括以下步骤：
在所述刚性支撑体表面涂刷氮化硼的酒精溶液并干燥。
本发明对所述涂刷的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的涂刷方式将氮化硼的酒精溶液均匀地涂刷在刚性支撑体的表面即可。在本发明中，所述氮化硼的酒精溶液中氮化硼的质量分数优选为20～50％，更优选为30～40％。在本发明中，所述干燥的方式优选为阴干。在本发明中，氮化硼可以防止烧结坯和支撑体粘连，涂上氮化硼的酒精溶液后的模具容易取出，可以重复使用。
得到刚性支撑体后，本发明将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置，并对药型罩压坯外部进行埋砂。本发明在放置刚性支撑体时，所述刚性支撑体的中轴线与药型罩压坯的中轴线重合。在本发明中，所述埋砂所用砂优选为氧化锆砂，所述氧化锆砂的粒径优选为1～5mm，更优选为2～4mm；所述埋砂的厚度优选为药型罩压坯外部高度的0.25～0.5倍，更优选为0.3～0.4倍。
上述操作完成后，本发明对埋砂后的药型罩压坯及其内部的刚性支撑体进行烧结。本发明对所述烧结的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的药型罩压坯烧结方式即可，在本发明具体实施例中，所述烧结优选为常压烧结。本发明通过对药型罩压坯外部进行埋砂，能够对药型罩压坯施加向内的压力，从而促进烧结过程中压坯底部的向内收缩，进而抑制压坯内部因为烧结收缩不同步产生的裂纹。
下面结合实施例对本发明提供的防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)钛铝系合金材料的烧结收缩率σ的测定
选取钛铝系合金材料，其中钛粉和铝粉的质量百分含量为75％，铌粉的质量百分含量为15％，钽粉的质量百分含量为10％，将混合后的粉料采用300mpa保压20min的工艺压制成压坯，并加工成φ10×50mm的标准尺寸压坯；将压制好的压坯放置在气氛烧结炉中，采用1500℃保温3h、氩气保护气氛的工艺进行常压烧结；测量烧结后坯体的尺寸为φ8.9×44.5mm，经计算该种钛铝系合金材料在1500℃保温3h条件下长度方向收缩率σ为11％。
(2)计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸
一种药型罩压坯示意图如图1所示，其压坯内径158mm、内部顶端平台直径10.2mm、内部高度105.54mm、壁厚10.4mm、内部平台距压坯顶部高度31mm、锥角70°，依据步骤(1)测得收缩率，根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，计算结果为药型罩烧结坯的理论内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度分别为141.56mm、10.01mm和93.53mm，药型罩烧结坯的示意图如图2所示；
(3)根据钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸并制备刚性支撑体
刚性支撑体的尺寸示意图如图3所示，锥角与所述药型罩压坯的锥角相同为70°；外径尺寸、外部顶端平台直径和外部高度分别为141.56mm、10.01mm和93.53mm；刚性支撑体的壁厚为3mm；支撑体使用3.5mm厚的钼板经旋压成型后再进行精加工的方法制得，所得刚性支撑体的实物图如图4所示；
(4)在支撑体外表面涂刷质量分数为20％的氮化硼的酒精溶液并阴干，放置于药型罩压坯内部中心位置，保证支撑体底边距压坯内圈的距离一致；
(5)对钛铝系合金药型罩压坯进行埋砂
在步骤(4)放置支撑体的压坯外部铺设一层高33.5mm的氧化锆砂，氧化锆砂粒径为2mm，埋砂示意图如图5所示，图5中，1为药型罩压坯，2为刚性支撑体，3为氧化锆砂。
对埋砂后的药型罩压坯及其内部的刚性支撑体进行常压烧结，烧结温度为1500℃，保温时间为3h，得到钛铝系合金药型罩烧结坯。实测烧结坯内径尺寸、内部顶端平台直径和内部高度分别为141.86mm、9.94mm和94.82mm。
烧结后所得钛铝系合金药型罩烧结坯内外壁无明显裂纹，无严重变形、开裂现象。烧结坯实测内部高度实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，烧结坯内径的实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，且烧结坯底部接近正圆，符合检验合格的标准，因此本发明提供的方法能够加工出符合要求的药型罩产品。
按照上述方法对钛铝系合金药型罩压坯进行批量烧结，经测试，所得钛铝系合金药型罩压坯的烧结合格率＞99％。
实施例2
(1)钛铝系合金材料的烧结收缩率σ的测定
选取钛铝系合金材料，其中钛粉和铝粉的质量百分含量为70％，锆粉的质量百分含量为20％，钼粉的质量百分含量为10％，将混合后的粉料采用250mpa保压30min的工艺压制成压坯，并加工成φ10×50mm的标准尺寸压坯；将压制好的压坯放置在气氛烧结炉中，采用1550℃保温4h、氩气保护气氛的工艺进行常压烧结；测量烧结后坯体的尺寸为φ8.72×43.51mm，经计算该种钛铝系合金材料在1550℃保温4h条件下长度方向收缩率σ为13％。
(2)计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸
一种药型罩压坯，其压坯内径158mm、内部顶端平台直径10.2mm、内部高度105.54mm、壁厚9.86mm、内部平台距压坯顶部高度30mm、锥角70°，依据步骤(1)测得收缩率，根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，计算结果为药型罩烧结坯的理论内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度分别为138.51mm、9.92mm和93.77mm；
(3)根据钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸并制备刚性支撑体
刚性支撑体的锥角与所述药型罩压坯的锥角相同为70°；外径尺寸、外部顶端平台直径和外部高度分别为138.51mm、9.92mm和93.77mm；刚性支撑体的壁厚为3.5mm；支撑体使用钨粉通过粉末冶金工艺制备出稍大于支撑体尺寸的烧结坯后，再对烧结坯进行精加工的方法制得；
(4)在支撑体外表面涂刷质量分数为20％的氮化硼的酒精溶液并阴干，放置于药型罩压坯内部中心位置，保证支撑体底边距压坯内圈的距离一致；
(5)对钛铝系合金药型罩压坯进行埋砂
在步骤(4)放置支撑体的压坯外部铺设一层高40mm的氧化锆砂，氧化锆砂粒径为3mm。
对埋砂后的药型罩压坯及其内部的刚性支撑体进行常压烧结，烧结温度为1550℃，保温时间为4h，得到钛铝系合金药型罩烧结坯。实测烧结坯内径尺寸、内部顶端平台直径和内部高度分别为140.02mm、9.96mm和94.53mm。
烧结后所得钛铝系合金药型罩烧结坯内外壁无明显裂纹，无严重变形、开裂现象。烧结坯实测内部高度实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，烧结坯内径的实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，且烧结坯底部接近正圆，符合检验合格的标准，因此本发明提供的方法能够加工出符合要求的药型罩产品。
实施例3
(1)钛铝系合金材料的烧结收缩率σ的测定
选取钛铝系合金材料，其中钛粉和铝粉的质量百分含量为80％，钽粉的质量百分含量为15％，钼粉的质量百分含量为5％，将混合后的粉料采用280mpa保压30min的工艺压制成压坯，并加工成φ10×50mm的标准尺寸压坯；将压制好的压坯放置在气氛烧结炉中，采用1600℃保温4h、氩气保护气氛的工艺进行常压烧结；测量烧结后坯体的尺寸为φ8.86×44.27mm，经计算该种钛铝系合金材料在1600℃保温4h条件下长度方向收缩率σ为11.5％。
(2)计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸
一种药型罩压坯，其压坯内径158mm、内部顶端平台直径10.2mm、内部高度105.54mm、壁厚10mm、内部平台距压坯顶部高度30.4mm、锥角70°，依据步骤(1)测得收缩率，根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，计算结果为药型罩烧结坯的理论内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度分别为140.77mm、9.94mm和95.15mm，；
(3)根据钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸并制备刚性支撑体
刚性支撑体的锥角与所述药型罩压坯的锥角相同为70°；外径尺寸、外部顶端平台直径和外部高度分别为140.77mm、9.94mm和95.15mm；刚性支撑体的壁厚为3.5mm；支撑体使用钼粉通过粉末冶金工艺制备出稍大于支撑体尺寸的烧结坯后，再对烧结坯进行精加工的方法制得；
(4)在支撑体外表面涂刷质量分数为40％的氮化硼的酒精溶液并阴干，放置于药型罩压坯内部中心位置，保证支撑体底边距压坯内圈的距离一致；
(5)对钛铝系合金药型罩压坯进行埋砂
在步骤(4)放置支撑体的压坯外部铺设一层高35mm的氧化锆砂，氧化锆砂粒径为3mm。
对埋砂后的药型罩压坯及其内部的刚性支撑体进行常压烧结，烧结温度为1600℃，保温时间为4h，得到钛铝系合金药型罩烧结坯。实测烧结坯内径尺寸、内部顶端平台直径和内部高度分别为142.6mm、9.93mm和96.84mm。
烧结后所得钛铝系合金药型罩烧结坯内外壁无明显裂纹，无严重变形、开裂现象。烧结坯实测内部高度实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，烧结坯内径的实测值与计算值误差范围小于计算值的3％，且烧结坯底部接近正圆，符合检验合格的标准，因此本发明提供的方法能够加工出符合要求的药型罩产品。
对比例1
采用与实施例3相同成分尺寸的压坯和相同的烧结工艺，区别在于本对比例不加刚性支撑体，没有进行埋砂。
烧结后所得钛铝系合金药型罩烧结坯实物图如图6所示。烧结坯底部出现了开裂现象，实测烧结坯内径尺寸、内部顶端平台直径和内部高度分别为155.21mm、9.96mm和88.35mm，由于变形和底部开裂，所得烧结坯并不符合检验合格的标准。
由以上实施例和对比例可知，使用本发明方法能够避免钛铝系合金药型罩压坯在烧结过程中因为软化、坍塌导致的压坯烧结开裂问题，所得压坯烧结合格率高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种防止钛铝系合金药型罩压坯烧结开裂的支撑方法，包括以下步骤：
(1)测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
(2)根据式a、式b和式c分别计算钛铝系合金烧结坯的理论尺寸，所述理论尺寸包括理论底部内径尺寸、理论内部顶端平台直径和理论内部高度：
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式a；
式a中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论底部内径，mm；
d压坯为药型罩压坯的底部内径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
d烧结坯＝d压坯×(1-σ) σδ/cosθ式b；
式b中，d烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部顶端平台直径，mm；
d压坯为药型罩压坯的内部顶端平台直径，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
δ为药型罩压坯壁厚，mm；
θ为药型罩压坯锥角的1/2，°；
h烧结坯＝h压坯×(1-σ) 0.5hσ式c；
式c中，h烧结坯为药型罩烧结坯的理论内部高度，mm；
h压坯为药型罩压坯的内部高度，mm；
σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
h为药型罩压坯内部平台距顶部高度，mm；
(3)根据所述步骤(2)得到的钛铝系合金烧结坯的理论尺寸确定刚性支撑体的尺寸，根据所述确定的刚性支撑体的尺寸制备刚性支撑体；所述刚性支撑体为截顶空心锥体结构，所述刚性支撑体的锥角、底部外径、外部顶端平台直径和外部高度分别与钛铝系合金烧结坯的锥角、理论底部内径、理论内部顶端平台直径和理论内部高度相同；
(4)将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置，对药型罩压坯外部进行埋砂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛铝系合金中钛元素和铝元素的质量百分含量之和≥70％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测定钛铝系合金材料的烧结收缩率σ包括以下步骤：
(a)制备钛铝系合金标准压坯，测量标准压坯烧结前的长度；
(b)使用与钛铝系合金药型罩压坯烧结相同的烧结方案对标准压坯进行烧结；
(c)测量标准压坯烧结后的长度，并根据式d计算钛铝系合金材料的烧结收缩率σ；
σ＝1-(l后/l前)×100％式d；
式d中，σ为钛铝系合金材料的烧结收缩率，％；
l后为标准压坯烧结后的长度，mm；
l前为标准压坯烧结前的长度，mm。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钛铝系合金标准压坯的形状为圆柱形，尺寸为φ10×50mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚性支撑体的材料为熔点＞2000℃且在2000℃条件下热膨胀系数＜9×10-6/℃的金属材料。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述刚性支撑体的壁厚为刚性支撑体底部外径的0.015～0.035倍。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述埋砂所用砂为氧化锆砂，所述氧化锆砂的粒径为1～5mm，所述埋砂的厚度为药型罩压坯外部高度的0.25～0.5倍。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述刚性支撑体放置于药型罩压坯内部的中心位置之前，还包括对所述刚性支撑体进行前处理，所述前处理包括以下步骤：
在所述刚性支撑体表面涂刷氮化硼的酒精溶液并干燥；所述氮化硼的酒精溶液中氮化硼的质量分数为20～50％。
技术总结