[发明专利]Ti5Si3颗粒增强TiAl基复合材料板材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及TiAl基复合材料板材的制备方法。

背景技术

TiAl基合金因为其本身的性能特点而成为未来航天航空领域应用中首选的结构材料。具有比强度高，比刚度高，高温抗氧化性能好的特点，但单纯的TiAl基金属化合物却存在高温强度不足的问题，而加入增强体后制备出复合材料可以有效地解决这一问题。TiAl基板材的制备是其使用的重要突破口之一，但因为TiAl合金具有室温脆性及断裂韧性低的特点导致板材的制备要求条件及其苛刻，而具有弥散增强体的TiAl基复合材料板材制备起来更加困难。

Ti₅Si₃颗粒具有和TiAl基合金相匹配的热膨胀系数，强度高，密度较低的特点，是理想的增强体材料。目前，在Ti及TiAl基合金中已经有了比较广泛地应用。现有的颗粒增强TiAl基复合材料板材的制备方法是基于机械合金化和铸造冶金两种工艺，不仅制备过程复杂，需要诸多后续加工，而且增强体的分布不均匀。

发明内容

本发明是要解决现有的制备颗粒增强TiAl基复合材料板材的方法，制备过程复杂，需要诸多后续加工，及增强体的分布不均匀的技术问题，从而提供Ti₅Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材的制备方法。

本发明的Ti₅Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材的制备方法按以下步骤进行：

一、将Al-Si合金板材和纯Ti板交替叠层置于真空热压烧结炉中，先将真空热压烧结炉抽真空至真空度为0.01Pa，然后升温至300～500℃，并施加10～30MPa的压力热压0.5～2h，然后在300～500℃条件下在进行热轧制，制备Al-Si/Ti多层复合板材；

二、步骤一制得的多层复合板材置于真空热压烧结炉中，在500℃～700℃条件下热处理5～30h，再在900～1200℃条件下热处理5～40h，即得到Ti₅Si₃颗粒增强的TiAl基复合材料板材。

本发明采用叠轧及热处理法制备的Ti₅Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材，包括以下特点：

1、采用叠轧及热处理法即可制备出Ti₅Si₃颗粒增强的TiAl基复合材料板材，因此制备方法简单，无需诸多后续加工。

2、通过热处理时在制备TiAl板材的同时得到Ti₅Si₃增强体颗粒反应生成弥散细小分布的增强相，使组织更加均匀；

3、原位自生的Ti₅Si₃颗粒增强体与基体界面结合良好，且弹性模量较高，有效地增强了TiAl基体的力学性能；

4.原位自生Ti₅Si₃增强TiAl基复合材料板材可以应用于较TiAl合金更高温度的环境之中，发挥优良的高温性能。

附图说明

图1是试验一制备Ti5Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材的扫描电镜图。

具体实施方式

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Ti₅Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材的制备方法是按照以下步骤进行的：

一、将Al-Si合金板材和纯Ti板交替叠层置于真空热压烧结炉中，先将真空热压烧结炉抽真空至真空度为0.01Pa，然后升温至300～500℃，并施加10～30MPa的压力热压0.5～2h，然后在300～500℃条件下在进行热轧制，制备Al-Si/Ti多层复合板材；

二、步骤一制得的多层复合板材置于真空热压烧结炉中，在500℃～700℃条件下热处理5～30h，再在900～1200℃条件下热处理5～40h，即得到Ti₅Si₃颗粒增强的TiAl基复合材料板材。

本实施方式采用叠轧及热处理法制备的Ti₅Si₃颗粒增强TiAl基复合材料板材，包括以下特点：

1、采用叠轧及热处理法即可制备出Ti₅Si₃颗粒增强的TiAl基复合材料板材，因此制备方法简单，无需诸多后续加工。