[发明专利]一种原位自生钛铝碳强韧化TiAl3金属间化合物及其制备方法

权利要求书

1.一种原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、按质量分数计，将46.98%～50.95%的Ti粉、27.56%～29.53%的Al粉、18.04%～23.98%的TiC粉和1.48%～2.50%的多壁碳纳米管装入球磨罐内，球磨至物料混合均匀，得到混合粉体；

步骤二、将混合粉体烘干后装入模具中，冷压成型，然后放入真空热压炉内进行真空热压烧结固化，以5～10℃/分钟的升温速率从室温升温至1300～1400℃的烧结温度，在烧结温度下保温1～2小时后随炉自然冷却，得到原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物。

2.根据权利要求1所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中多壁碳纳米管的纯度为95%以上，直径为1～10nm，长度为1～15μm。

3.根据权利要求1或2所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤一中采用湿法球磨，以无水乙醇或丙酮为球磨介质，球料比为(5～7):1，在500～750转/分钟的转速下球磨1～2小时，使物料混合均匀，得到混合粉体。

4.根据权利要求3所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的球磨是在行星式球磨机上进行的，采用的球磨罐为不锈钢球磨罐，并且采用不锈钢球作为磨球。

5.根据权利要求1或2所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中混合粉体的烘干温度为30～50℃；所述的步骤二中的模具为石墨模具。

6.根据权利要求1或2所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中冷压成型是在3～5MPa的成型压力下进行的。

7.根据权利要求1或2所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法，其特征在于：所述的步骤二中的真空热压烧结固化过程采取分段式施加压力，当温度升到200～300℃时打开加压装置，调节压力至6～8MPa，维持压力不变直到温度达到700～800℃，之后温度每升高35～55℃时增加压力1.5～2.5MPa，当温度达到设定的烧结温度时，调节压力至最大为20～40MPa，并在保温过程中维持压力不变。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物的制备方法制得的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物，其特征在于：按质量分数计，其由29.4%～42.8%基体相和57.2%～70.6%增强相组成，不含杂质相，其中基体相为TiAl₃，增强相为Ti₂AlC和Ti₃AlC₂的混合物或Ti₂AlC。

9.根据权利要求8所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物，其特征在于：其弯曲强度为291～343MPa，断裂韧性为5.1～6.5MPa·m^1/2。

10.根据权利要求8或9所述的原位自生钛铝碳强韧化TiAl₃金属间化合物，其特征在于：其形貌呈现两种形态，一种为纳米层状结构，另一种为纳米颗粒形态，且纳米颗粒弥散分布在纳米层状结构中。