[发明专利]一种TiAl基层状复合材料板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及TiAl复合材料板的制备方法。

背景技术

TiAl基合金是一种新型轻质耐热结构材料，比重不到镍基合金的50％，具有轻质、高强、耐蚀、耐磨、耐高温等优点，并具有优异的常温和高温性能，成为全世界范围内航空、航天和军事领域研究和应用的重点材料。经过几十年的努力，目前TiAl基合金已经进入实用化发展阶段。其中，对TiAl基合金板材的需求最为迫切。

TiAl基合金板材的制备是TiAl基合金实用化研究中最为重要的课题之一。然而，由于TiAl基合金具有本质脆性，制备TiAl基合金板材的难度很大。另外，TiAl基合金较低的室温强度、塑性和韧性，也限制了它的实际应用。

近几年发展起来的利用纯钛板和纯铝板多层交替轧制和热处理技术制备TiAl基合金材料板的方法，为TiAl基合金的制备和应用开辟了新的途径。但是采用多层轧制和热处理技术制备的TiAl基合金多层板目前存在以下问题：1、由于纯钛和纯铝板塑性变形抗力相差很大，在多层复合板轧制过程中钛板和铝板变形不协调，使得到的TiAl基合金板材的组织均匀性差。2、采用钛板和铝板为原材料，制备的TiAl基合金板材组织致密性差，存在严重的内氧化现象。

发明内容

本发明是要解决现有的TiAl基材料的组织致密性差，组织均匀性差的问题，而提供的一种TiAl基层状复合材料板的制备方法。

本发明涉及的一种TiAl基层状复合材料板的制备方法按以下步骤进行：

一、将增强体与Ti粉在球料质量比为5∶1，转速为180～200rmp的条件下球磨7～10h，得到混合粉末，其中增强体为TiB₂，增强体占混合粉末质量的3％～5％；

二、将步骤一得到的混合粉末加入到模具中，再将模具放在热压炉中，在温度为1200～1300℃，压力为25～30MPa的条件下热压1～1.5h，得到热压锭；将热压锭线切割成板材，再表面预处理后，得到TiB/Ti复合板；

三、将Al板经过表面预处理后，与步骤二得到的TiB/Ti复合板交替叠层放置在热压炉中，先在温度为515～520℃，压力为25～35MPa的条件下预压1.5～2h，再将压力降至0MPa，升温至660℃～670℃并保持2～3h，接着升温至800℃保持2～3h，再升温至1200℃保持3～6h，最后降温至1000～1100℃，同时施加压力至25～35MPa，保持30～50min，得到TiAl基层状复合材料板。

预处理的具体步骤为：首先在10vol.％HF溶液中清洗并减薄到设计厚度，然后将表面打磨，去除刀痕和被腐蚀层。Al板用600目或800目的砂纸打磨，然后用10wt.％NaOH碱洗

本发明用加入非连续陶瓷的复合强韧化法和微叠层法在真空热压炉中进行三步热处理而得到的TiAl基层状复合材料板，可以方便地通过调整Ti基复合材料板和Al板交替叠层的数目或者材料本身的厚度而得到不同厚度比的TiAl基层状板材，由于Ti板的厚度比Al板厚的多，可使得最终得到的板材中留有一层TiB/Ti基复合材料层，以增加TiAl基复合材料在室温下的强度、塑性和韧性，本发明制备过程不采用轧制，提高了TiAl基层状复合材料板组织均匀性；而且工艺简单，周期短，材料无污染，本发明方法制备出的TiAl基层状复合材料板与现有方法制备出的TiAl基层状复合材料板组织致密性提高了10％～20％，有效的抑制了内氧化现象。制备出的TiAl基层状复合材料板不需要进一步处理可直接使用，Al在液态下反应在短时间内制备出TiAl合金板材，比现有的制备TiAl基合金板材的方法更加经济，利于工业化。

附图说明

图1为实施例1中步骤一所制备出的TiB/Ti基复合材料的扫描电镜图；

图2为实施例1制得的具有层状结构的TiAl基复合材料板截面的扫描电镜图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种TiAl基层状复合材料板的制备方法按以下步骤进行：

一、将增强体与Ti粉在球料质量比为5∶1，转速为180～200rmp的条件下球磨7～10h，得到混合粉末，其中增强体为TiB₂，增强体占混合粉末质量的3％～5％；

二、将步骤一得到的混合粉末加入到模具中，再将模具放在热压炉中，在温度为1200～1300℃，压力为25～30MPa的条件下热压1～1.5h，得到热压锭；将热压锭线切割成板材，再表面预处理后，得到TiB/Ti复合板；