[发明专利]一种高阻尼5083Al/Ti复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高阻尼5083Al/Ti复合材料。该钛基复合材料增强相为5083铝合金，基体为多孔纯钛块(由纯钛粉烧结获得)，造孔剂为NH₄HCO₃颗粒，增强相在基体中的含量为16％‑48％；该复合材料通过造孔烧结后熔渗获得，多孔纯钛烧结温度为1050℃，保温1‑2小时后取出多孔纯钛空冷，然后将5083铝合金放置于熔炼炉内，加热至800℃，使铝合金全部熔化，再将多孔纯钛放入熔炼炉内，在800℃下保温2小时，随后将试样取出空冷，获得5083Al/Ti复合材料；本发明制备的5083Al/Ti复合材料具有优异的阻尼性能，在30℃‑200℃温度范围内，该复合材料阻尼性能均比其基体材料有大幅提高；30℃时5083Al/Ti复合材料的内耗值比其基体内耗值提高了220％‑750％，200℃时内耗值比其基体内耗值提高了190％‑380％。

技术领域

本发明涉及一种高阻尼5083Al/Ti复合材料。

背景技术

金属钛通常具有高的比强度，且耐磨性优良，通常应用于航空航天及医疗器械等领域。纯钛作为钛金属材料中的一种，它凭借自身良好的机械性能、耐腐蚀表现及成本优势，在工业领域仍然有着大量的应用，如在石油工业中可用于制作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。用高纯钛制造的水净化装置的滤芯，则被应用于海水净化、生活污水处理、制药工业等方面。随着工业领域的快速发展，对纯钛及钛合金零部件减振和降噪的需求越来越高。但纯钛的阻尼性能较差，往往需要利用复合化或合金化方法来提高其阻尼性能。目前，主要是通过改变钛基体成分来改善钛的阻尼性能，比如，在钛基体中加入镍，形成具有相变高阻尼特性的钛镍合金，但该法仅限于具有高阻尼特性的钛基体成分。由于铝合金具有的阻尼性能较好，密度比纯钛小，耐磨性好等优点，铝合金复合到纯钛中有望提高纯钛的阻尼性能。通过烧结熔渗法将5083铝合金复合到纯钛中，可将铝合金高的本征阻尼性能引入到复合材料中，同时，可避免发生界面反应和新相生成，且钛基成分不受限制。到目前为止，通过烧结熔渗方法生产5083Al/Ti复合材料的报道至今还尚未发现。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种制备高阻尼5083Al/Ti复合材料的方法。

本发明涉及的5083Al/Ti复合材料中，增强相为5083铝合金，基体为多孔纯钛块(由粒径为48μm的纯钛粉烧结制备获得)，造孔剂为NH₄HCO₃颗粒(粒径300-500μm)，增强相在基体中的含量为16％-48％。

5083Al/Ti复合材料的制备方法具体步骤为：

(1)将粒径为48μm的纯钛粉和粒径为300-500μm的NH₄HCO₃颗粒按照一定的比例放置于V型混粉机中旋转混合5小时。

(2)将一定量混合均匀的粉末置于方形模具(长×宽×高，30mm×10mm×5mm)中，室温下通过万能材料试验机将其压制成型，压制力为100-300MPa，将压制好的生坯放置于石英管式烧结炉中。

(3)将纯度为99.9％的氩气作为保护气体持续不断地通入到管式烧结炉中，将管式烧结炉从室温开始加热，30分钟后升温至150℃-300℃保温1-2小时，通入的高纯氩气将NH₄HCO₃分解产生的CO₂和NH₃不断排出，再升温至1050℃，保温1-2小时进行烧结，然后随炉冷却至室温获得多孔纯钛。

(4)将5083铝合金放置于小型熔炼炉内，将熔炼炉从室温加热至800℃，使铝合金全部熔融，将烧结出来的多孔纯钛放置于熔炼炉内，在800℃下保温2小时，使铝液渗入到多孔纯钛中，随后将试样取出空冷，获得5083Al/Ti复合材料。