[发明专利]一种钛铝合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明一种钛铝合金复合材料及其制备方法，涉及钛基合金，是一种Ti‑Al‑Nb‑Fe‑V‑SiC_w高强度钛铝合金复合材料，其组成成分的原子百分比：Al为40～44at.%、Nb为1～2at.%、Fe为1～2at.%、V为1～2at.%、SiC_w为2～3at.%和其余部分为Ti，SiC_w为碳化硅晶须，仅加入少量高密度合金元素，同时引入低密度晶须协同作用强韧化，采用熔炼浇注方式，一步到位即获得高强度钛铝合金复合材料，该钛铝合金复合材料的密度显著降低，具有高的比强度，还克服了现有技术方法需要利用原材料的粉体，通过球磨加热压烧结、高温烧结或放电等离子烧结工艺，铸造方法需要采用高成本成型工艺的缺陷。

技术领域

本发明的技术方案涉及钛基合金，具体地说是一种钛铝合金复合材料及其制备方法。

背景技术

钛铝合金由于其高的比强度，良好的高温抗氧化性能和高温抗蠕变性，在近几十年成为航空航天领域的热门材料。钛铝合金同时也有室温塑性差，高温变形能力差等缺陷，为了克服这些缺陷，在加入钛铝合金中β相稳定元素，引入具备较多可开动滑移系的β相，成为了当前TiAl合金研究的一个基本方法。

为了进一步改善钛铝合金性能，强韧化TiAl合金成为当前必不可少的研究。Nb作为一个优良的β相稳定元素，对TiAl合金的室温性能和高温性能都有显著改善。高NbTiAl合金成为当前钛铝合金研究的热门方向。然而，高Nb钛铝合金也存在着显著增加合金密度，降低比强度的缺点。因此，引入低密度强韧化相，制备性能优异钛铝合金的同时不大幅度增加其密度，成为一个极其有必要的研究方向。CN105861910A公开了一种高强度钛铝合金材料及其制备方法，是利用热压烧结的方法；CN106435268A公开了高铌钛铝合金材料及其制备方法，是一种烧结制备TiAl合金的方法；CN103643059A披露了一种真空熔炼加铸造钛铝合金板坯的方法，利用了离心铸造工艺进行成型。上述这些现有技术方法为了实现所制得的钛铝合金的高强度，需要利用原材料的粉体，通过球磨加热压烧结，高温烧结，或者放电等离子烧结工艺，而铸造方法也需要通过进一步的高成本成型工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供种钛铝合金复合材料及其制备方法，通过设计合理的原子百分比组成成分：Al为40～44at.％、Nb为1～2at.％、Fe为1～2at.％、V为1～2at.％、SiC_w为2～3at.％和其余部分为Ti，其中，仅加入少量高密度合金元素，同时引入低密度晶须协同作用强韧化，采用熔炼浇注方式，一步到位，即获得高强度钛铝合金复合材料，该钛铝合金复合材料与现有技术制得的高Nb钛铝合金相比，密度显著降低，具有明显高的比强度，还克服了现有技术方法为了实现所制得的钛铝合金的高强度，需要利用原材料的粉体，通过球磨加热压烧结、高温烧结或放电等离子烧结工艺，而铸造方法也需要采用高成本成型工艺的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种钛铝合金复合材料，是一种Ti-Al-Nb-Fe-V-SiC_w高强度钛铝合金复合材料，其组成成分的原子百分比：Al为40～44at.％、Nb为1～2at.％、Fe为1～2at.％、V为1～2at.％、SiC_w为2～3at.％和其余部分为Ti，其中SiCw为碳化硅晶须。

上述一种钛铝合金复合材料的制备方法，具体步骤如下：

第一步，配制钛铝母合金复合材料的原料：

按一种钛铝合金复合材料的组成成分的原子百分比：Al为40～44at.％、Nb为1～2at.％、Fe为1～2at.％、V为1～2at.％、SiC_w为2～3at.％和其余部分为Ti，称取相应量的原料：商业纯Ti、商业纯Al、商业纯Nb、商业纯Fe、商业纯V和商业β碳化硅晶须，完成配制钛铝母合金复合材料的原料；

第二步，制备钛铝母合金：