專(zhuān)利名稱(chēng)：TiB₂顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
大推力航空發(fā)動(dòng)機(jī)和各種航天器、戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略導(dǎo)彈的輕型化及超高音速化對(duì)結(jié)構(gòu) 件提出了越來(lái)越高的要求。TiAl基合金比強(qiáng)度和比彈性模量高、同時(shí)具有優(yōu)良的抗氧化、抗 蠕變性能，是一種很具應(yīng)用前景的新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料，但鈦鋁基合金室溫塑性和韌性 差，難以成形加工，800°C以上抗氧化性能不足等問(wèn)題成為限制其實(shí)際應(yīng)用的主要障礙。TiAl基(Ti3Al、TiAl、TiAl3)復(fù)合材料綜合了 TiAl金屬間化合物和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)， 是提高TiAl金屬間化合物韌性和高溫強(qiáng)度的有效方法之一。相對(duì)于長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料， 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)基體和增強(qiáng)相的熱膨脹系數(shù)不匹配性和化學(xué)反應(yīng)敏感性小，且顆粒增 強(qiáng)復(fù)合材料具有制備簡(jiǎn)單、各向同性、可以二次加工等優(yōu)點(diǎn)。TiB2熱力學(xué)穩(wěn)定，不與TiAl基 體發(fā)生界面反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，使TiB2/TiAl復(fù)合材料成為優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)材料的首選，自上世紀(jì) 80年代以來(lái)，美日等過(guò)對(duì)TiB2/TiAl復(fù)合材料的制備和成形工藝進(jìn)行了大量研究，并制備出 了 TiB2/TiAl復(fù)合材料的板材和精鑄件。金屬間化合物復(fù)合材料有多種制備方法，如粉末冶金法、燃燒合成法、XD法、壓鑄 法、快速凝固法等，這些方法要么涉及制備粉末的過(guò)程，要么熔煉過(guò)程中要使用坩堝和鑄 模，這對(duì)高活性的鈦鋁合金來(lái)說(shuō)，不可避免地遭受氣體和雜質(zhì)的污染；同時(shí)，這些制備方法 制得的復(fù)合材料孔隙率高，常常需要后續(xù)熱壓或熱等靜壓、鍛、軋、擠出等致密化工序，周期 長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)所需能耗大，增加了生產(chǎn)成本，而且獲得復(fù)合材料的增強(qiáng)相分布不均勻、 組織不致密。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有制備顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料存在成本高、工藝 復(fù)雜、污染嚴(yán)重、增強(qiáng)相分布不均勻、組織不致密等問(wèn)題；提供了一種新的TiB2增強(qiáng)TiAl基 復(fù)合材料的制備方法。TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由0. 8% 20% TiB2和余量的TiAl 合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由40% 60% Ti、35% 50% Al和余量 的合金元素組成，合金元素為V、Nb、Cr、Mn、Mo、Si、W、Y、C中的一種或其中的幾種組合，V 在TiAl合金基體中的原子百分比< 10%，Nb在TiAl合金基體中的原子百分比< 6%，Cr 在TiAl合金基體中的原子百分比彡3%，Mn在TiAl合金基體中的原子百分比彡3%，Mo在 TiAl合金基體中的原子百分比< 2 %，Si在TiAl合金基體中的原子百分比< 2 %，W在TiAl 合金基體中的原子百分比< 1 %，Y在TiAl合金基體中的原子百分比< 0. 3 %，C在TiAl合 金基體中的原子百分比< 0. 3% ；TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟 進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取B粉和Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁、合 金元素和鋁中間合金，其中鋁由鋁塊和鋁粉組成，鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5% 10%，
4其余為鋁塊；二、將步驟一稱(chēng)取的B粉、Ti粉和鋁粉放入混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成 致密度為60% 80%的預(yù)制塊；三、裝料向水冷銅坩堝內(nèi)裝入60% 70%稱(chēng)取量的海綿 鈦，然后裝入合金元素和鋁中間合金，再裝入預(yù)制塊，然后裝入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁 塊；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)熔煉設(shè)備(Induction SkullMelting-ISM)熔煉然后將熔體澆 注到預(yù)熱至300 400°C的金屬型鑄模中，或者預(yù)熱至300 800°C的熔模鑄造陶瓷型殼中 并直接充型(或在50 300r/min的離心轉(zhuǎn)速下充型)，然后冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材 料。本發(fā)明利用自蔓延-ISM熔煉工藝制備原位自生TiB2/TiAl復(fù)合材料，TiB2在ISM 熔煉過(guò)程中通過(guò)Ti和B的自蔓延反應(yīng)生成，熔體溫度和成分揮發(fā)損失可以精確控制，污染 小、成分準(zhǔn)確；增強(qiáng)相TiB2由感應(yīng)加熱過(guò)程中Ti和B粉間的自蔓延高溫合成生成，從而增強(qiáng) 相/基體的界面干凈，增強(qiáng)相分布均勻，同時(shí)，使用ISM感應(yīng)熔煉技術(shù)進(jìn)行熔煉制得的復(fù)合 材料組織均勻細(xì)小，(3vol. % TiB2含量的TiAl合金)基體組織晶粒尺寸在100 μ m以下， 經(jīng)900 1280°C /20 50h熱處理，層片組織完全轉(zhuǎn)化為等軸晶，室溫和800°C抗拉強(qiáng)度最 高分別可達(dá)900MPa和600MPa，室溫?cái)嗔秧g性達(dá)到16 20MPanTV2 ；原位自生TiB2作為增強(qiáng) 體制備TiAl基復(fù)合材料，力學(xué)性能大大提高，0. Svol %的TiB2增強(qiáng)的TiAl基復(fù)合材料精 鑄件，強(qiáng)度和塑性可以達(dá)到同類(lèi)產(chǎn)品鍛件水平；另外制備的TiAl復(fù)合材料具有較好的變形 性能。熔煉過(guò)程中，位于最上層的鋁先熔化，為下面金屬熔化提供了熱量，減小了能耗，從而 降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可直接澆注制備TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄錠，結(jié)合后續(xù)的 熱鍛、熱軋、熱擠壓等工藝進(jìn)行二次加工成形，也可把TiB2/TiAl復(fù)合材料的制備與熔模鑄 造相結(jié)合制備鑄件，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1是坩堝中材料的擺放順序示意圖圖中1是鋁塊，2是預(yù)制塊，3是合金元素與 鋁的中間合金，4是海綿鈦，5是水冷銅坩堝；圖 2 為 ISM熔煉制備的 3vol. % TiB2/Ti-45Al-2Nb-2V-lMo-0. 3Y 復(fù)合材料鑄錠圖； 圖3是ISM熔煉制備的3vol. % TiB2/Ti-45Al-2Nb-2V-lMo-0. 3Y復(fù)合材料鑄錠放大250倍 的顯微組織圖；圖4是ISM熔煉制備的3vol. % TiB2/Ti-45Al-2Nb-2V-lMo-o. 3Y復(fù)合材料 鑄錠放大15000倍顯微組織圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比 由0. 8% 20% TiB2和余量的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由 40% 60% Ti、35% 50% Al和余量的合金元素組成，合金元素為V、Nb、Cr、Mn、Mo、Si、 W、Y、C中的一種或其中的幾種組合，V在TiAl合金基體中的原子百分比< 10%，Nb在TiAl 合金基體中的原子百分比彡6 %，Cr在TiAl合金基體中的原子百分比彡3 %，Mn在TiAl合 金基體中的原子百分比彡3%, Mo在TiAl合金基體中的原子百分比彡2%, Si在TiAl合 金基體中的原子百分比< 2%，W在TiAl合金基體中的原子百分比< 1%，Y在TiAl合金 基體中的原子百分比彡0. 3%，C在TiAl合金基體中的原子百分比彡0. 3%;TiB2顆粒增強(qiáng) TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取B粉和Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁、合金元素和鋁中間合金，其中鋁由鋁塊和鋁粉組 成，鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5% 10%，其余為鋁塊；二、將步驟一稱(chēng)取的B粉、Ti粉和 鋁粉放入混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成致密度為60% 80%的預(yù)制塊；三、裝料向 水冷銅坩堝內(nèi)裝入60% 70%稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝入合金元素和鋁中間合金，再裝入 預(yù)制塊，然后裝入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁塊，其中合金元素、鋁中間合金和預(yù)制塊四周 包裹著海綿鈦；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè)備熔煉至完全熔化后保溫6 20分鐘，然后將熔 體澆注到預(yù)熱至200 400°C的金屬型鑄模中，冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材料。本實(shí)施方式步驟四中熔煉是采用現(xiàn)有鈦鋁合金的熔煉工藝進(jìn)行的。本實(shí)施方式制備的復(fù)合材料鑄錠增強(qiáng)相/基體的界面干凈，增強(qiáng)相分布均勻，制 得的復(fù)合材料組織均勻細(xì)小，基體組織晶粒尺寸在100 μ m以下，經(jīng)900 1280°C /20 50h熱處理，層片組織完全轉(zhuǎn)化為等軸晶；室溫和80(TC抗拉強(qiáng)度最高分別可達(dá)900MPa和 600MPa，室溫?cái)嗔秧g性達(dá)到16 20MPanT"2。采用本實(shí)施方式方法制備3vol. % TiB2/Ti-45Al-2Nb-2V-lMo-0. 3Y復(fù)合材料，對(duì) 該復(fù)合材料進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖3和4，由圖3和4中可以看到TiAl合金組織細(xì)小均勻，細(xì) 小的桿狀TiB2顆粒主要在晶界處均勻分布。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式中TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比 由0. 8% 20% TiB2和余量的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由 40% 60% Ti、35% 50% Al和余量的合金元素組成，合金元素為V、Nb、Cr、Mn、Mo、Si、 W、Y、C中的一種或其中的幾種組合，V在TiAl合金基體中的原子百分比< 10%，Nb在TiAl 合金基體中的原子百分比彡6 %，Cr在TiAl合金基體中的原子百分比彡3 %，Mn在TiAl合 金基體中的原子百分比彡3%，Mo在TiAl合金基體中的原子百分比彡2%，Si在TiAl合金 基體中的原子百分比< 2%，W在TiAl合金基體中的原子百分比< 1%，Y在TiAl合金基 體中的原子百分比彡0. 3%，C在TiAl合金基體中的原子百分比彡0. 3% ；其特征在于TiB2 顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取B粉和 Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁、合金元素和鋁中間合金，其中鋁由鋁塊和 鋁粉組成，鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5% 10%，其余為鋁塊；二、將步驟一稱(chēng)取的B粉、 Ti粉和鋁粉放入混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成致密度為60% 80%的預(yù)制塊；三、裝 料向水冷銅坩堝內(nèi)裝入60% 70%稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝入合金元素和鋁中間合金， 再裝入預(yù)制塊，然后裝入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁塊，其中合金元素、鋁中間合金和預(yù)制 塊四周包裹著海綿鈦；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè)備熔煉至完全熔化后保溫6 20分鐘，然 后將熔體澆注到預(yù)熱至300 800°C的熔模鑄造陶瓷型殼中，在0 300r/min的離心轉(zhuǎn)速 下充型，冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄件。本實(shí)施方式步驟四中熔煉是采用現(xiàn)有鈦鋁合金的熔煉工藝進(jìn)行的。本實(shí)施方式制備的復(fù)合材料鑄錠增強(qiáng)相/基體的界面干凈，增強(qiáng)相分布均勻，制 得的復(fù)合材料組織均勻細(xì)小，基體組織晶粒尺寸在100 μ m以下，經(jīng)900 1280°C /20 50h熱處理，層片組織完全轉(zhuǎn)化為等軸晶；室溫和80(TC抗拉強(qiáng)度最高分別可達(dá)900MPa和 600MPa，室溫?cái)嗔秧g性達(dá)到16 20MPanT"2。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是顆粒 增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由10% 15% TiB2和余量的TiAl合金基體組成。其
6它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是顆粒增強(qiáng)TiAl基 復(fù)合材料按體積百分比由3% TiB2和97% TiAl合金基體組成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí) 施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是顆粒增強(qiáng)TiAl基 復(fù)合材料按體積百分比由7% TiB2和93% TiAl合金基體組成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí) 施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是顆粒增強(qiáng)TiAl基 復(fù)合材料按體積百分比由7. 5% TiB2和97% TiAl合金基體組成。其它步驟與參數(shù)與具體 實(shí)施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是所述TiAl合 金基體按原子百分比由47. 7% Ti,43% Al,9% V、0. 3Y組成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施 方式一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是所述TiAl合 金基體按原子百分比由46 52. 7% Ti,42 48. 7% Al、2% V,2% NbU % Mo和0. 3Y組 成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是所述TiAl合 金基體按原子百分比由51% Ti,44% Al、2%的V、2%的Nb、0. 5%的W、0. 2%的C及0. 3% 的Y組成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是所述TiAl合 金基體按原子百分比由 43. 7% Ti,45% Al,5% V,3% Nb、l% Cr、0. 1% MnU. 5% Si、0. 3% Y、0. 4% C組成。其它步驟與參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式中TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比 由0. 8% TiB2和99. 2%的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由55% Ti、 37% 的 Al、4% 的 V、2% 的 Nb、l% 的 Cr、l% 的 Si、0. 6% 的 W、0. 2%的 Y 和 0. 2% 的 C ；TiB2 顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取小于 10 μ m的B粉和小于100 μ m的Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁塊、粒徑小 于100 μ m的鋁粉、合金元素和鋁中間合金，其中鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的10%;二、將步 驟一稱(chēng)取的B粉、Ti粉和Al粉放入V型混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成致密度為75% 的預(yù)制塊；三、裝料按圖1所示構(gòu)造先向水冷銅坩堝內(nèi)裝入65%稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝 入合金元素和鋁中間合金，再裝入預(yù)制塊，然后裝入35%稱(chēng)取量的海綿鈦，最后裝入鋁塊， 其中合金元素、鋁中間合金和預(yù)制塊四周包裹著海綿鈦；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè)備熔煉 設(shè)備熔煉至完全熔化后保溫15分鐘，然后將熔體澆注到預(yù)熱至300°C的金屬型鑄型中，冷 卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄錠。本實(shí)施方式制得的TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄錠的基體組織晶粒尺寸在30 100 μ m, 室溫和800°C抗拉強(qiáng)度分別可達(dá)900MPa和600MPa，室溫?cái)嗔秧g性達(dá)到16 ZOMpanT1氣具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式中TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比 由 % TiB2和93%的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由43. 7% Ti, 45% Al,5% V,3% NbU % Cr、0. 1 % Mn、1. 5% Si、0. 3% Y 和 0. 4% C 組成；TiB2 顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取小于IOymWB 粉和小于125 μ m的Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁塊、鋁粉、合金元素和 鋁的中間合金，其中鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5% ；二、將步驟一稱(chēng)取的B粉、Ti粉和Al 粉放入混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成致密度為75%的預(yù)制塊；三、裝料向水冷銅坩 堝內(nèi)裝入70%稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝入合金元素和鋁的中間合金，再裝入預(yù)制塊，然后裝 入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁塊，其中合金元素、鋁中間合金和預(yù)制塊四周包裹著海綿鈦； 四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè)備熔煉設(shè)備，按照常規(guī)的鈦鋁合金的熔煉工藝進(jìn)行熔煉，熔煉至 完全熔化后保溫10分鐘(均勻化處理)，然后將熔體澆注到預(yù)熱至750°C的熔模鑄造陶瓷 型殼中，在200r/min的離心轉(zhuǎn)速下充型，冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄件。本實(shí)施方式在冷卻后按照當(dāng)前已知的除殼工藝除殼、清理，可得到TiB2/TiAl復(fù)合 材料的精鑄件。本實(shí)施方式制得的TiB2/TiAl復(fù)合材料鑄錠的基體組織晶粒尺寸在30 100 μ m, 室溫和800°C抗拉強(qiáng)度分別可達(dá)900MPa和600MPa，室溫?cái)嗔秧g性達(dá)到16 ZOMPanT1氣
權(quán)利要求
TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由0.8％～20％TiB2和余量的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百分比由40％～60％Ti、35％～50％Al和余量的合金元素組成，合金元素為V、Nb、Cr、Mn、Mo、Si、W、Y、C中的一種或其中的幾種組合，V在TiAl合金基體中的原子百分比≤10％，Nb在TiAl合金基體中的原子百分比≤6％，Cr在TiAl合金基體中的原子百分比≤3％，Mn在TiAl合金基體中的原子百分比≤3％，Mo在TiAl合金基體中的原子百分比≤2％，Si在TiAl合金基體中的原子百分比≤2％，W在TiAl合金基體中的原子百分比≤1％，Y在TiAl合金基體中的原子百分比≤0.3％，C在TiAl合金基體中的原子百分比≤0.3％；其特征在于TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取B粉和Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁塊、合金元素和鋁中間合金，其中鋁由鋁塊和鋁粉組成，鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5％～10％，其余為鋁塊；二、將步驟一稱(chēng)取的B粉、Ti粉和鋁粉放入混料機(jī)中混合5～30h，然后壓制成致密度為60％～80％的預(yù)制塊；三、裝料向水冷銅坩堝內(nèi)裝入60％～70％稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝入合金元素和鋁中間合金，再裝入預(yù)制塊，然后裝入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁塊；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè)備熔煉至完全熔化后保溫6～20分鐘，然后將熔體澆注到預(yù)熱至200～400℃的金屬型鑄模中，冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于顆 粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由10% 15% TiB2和余量的TiAl合金基體組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于顆 粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由3% TiB2和97% TiAl合金基體組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于顆 粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由7% TiB2和93% TiAl合金基體組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于顆 粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體積百分比由7. 5% TiB2和余量的TiAl合金基體組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一頂權(quán)利要求所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于所述TiAl合金基體按原子百分比由47. 7% Ti,43% Al,9% V和0. 3Y% 組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于所述TiAl合金基體按原子百分比由46 52. 7% Ti、42 48. 7% Al、2% V,2% NbU% Mo 和 0. 3% Y 組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于所述TiAl合金基體按原子百分比由51 % Ti、44% Al、2% V、2% Nb、0. 5% 的 W、0. 2% C 及 0.3% Y 組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于所述TiAl合金基體按原子百分比由43. 7% Ti、45% Al、5% V、3% Nb、1 % Cr、0. 1% MnU. 5% Si、0. 3% Y、0. 4% C 組成。
10.TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料按體 積百分比由0. 8% 20% TiB2和余量的TiAl合金基體組成，其中TiAl合金基體按原子百 分比由40% 60% Ti、35% 50% Al和余量的合金元素組成，合金元素為V、Nb、Cr、Mn、Mo、Si、W、Y、C中的一種或其中的幾種組合，V在TiAl合金基體中的原子百分比彡10%, Nb 在TiAl合金基體中的原子百分比彡6 %，Cr在TiAl合金基體中的原子百分比彡3 %，Mn在 TiAl合金基體中的原子百分比彡3%, Mo在TiAl合金基體中的原子百分比彡2%，Si在 TiAl合金基體中的原子百分比< 2 %，W在TiAl合金基體中的原子百分比< 1 %，Y在TiAl 合金基體中的原子百分比< 0. 3%，C在TiAl合金基體中的原子百分比< 0. 3% ；其特征在 于TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的一、按TiB2的含量稱(chēng)取 B粉和Ti粉，再按TiAl合金基體的含量稱(chēng)取海綿鈦、鋁、合金元素和鋁中間合金，其中鋁由 鋁塊和鋁粉組成，鋁粉的稱(chēng)取量是TiB2質(zhì)量的5% 10%，其余為鋁塊；二、將步驟一稱(chēng)取 的B粉、Ti粉和鋁粉放入混料機(jī)中混合5 30h，然后壓制成致密度為60% 80%的預(yù)制 塊；三、裝料向水冷銅坩堝內(nèi)裝入60% 70%稱(chēng)取量的海綿鈦，然后裝入合金元素和鋁中 間合金，再裝入預(yù)制塊，然后裝入剩余的海綿鈦，最后裝入鋁塊；四、利用水冷銅坩堝感應(yīng)設(shè) 備熔煉至完全熔化后保溫6 20分鐘，然后將熔體澆注到預(yù)熱至300 800°C的熔模鑄造 陶瓷型殼中，直接充型或者在50 300r/min的離心轉(zhuǎn)速下充型，冷卻后制得TiB2/TiAl復(fù) 合材料。
全文摘要
TiB2顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法，它涉及顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)制備顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料存在成本高、工藝復(fù)雜、污染嚴(yán)重、增強(qiáng)相分布不均勻、組織不致密等問(wèn)題。本發(fā)明的方法如下一、稱(chēng)料；二、制備預(yù)制塊；三、裝料；四、熔煉并澆注，冷卻后制得顆粒增強(qiáng)TiAl基復(fù)合材料。本發(fā)明方法的成本低、污染小、成分準(zhǔn)確，增強(qiáng)相/基體的界面干凈，增強(qiáng)相分布均勻，制得的復(fù)合材料組織均勻細(xì)小，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可直接澆注TiAl復(fù)合材料鑄錠，結(jié)合后續(xù)的熱鍛、熱軋、熱擠壓等工藝進(jìn)行二次加工成形，也可把復(fù)合材料的熔煉制備與熔模鑄造相結(jié)合制備鑄件，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK101906548SQ201010222300
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者牛紅志, 田竟, 肖樹(shù)龍, 趙而團(tuán), 陳玉勇, 陳艷飛 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)