[发明专利]一种新型钛铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型钛铝基复合材料及其制备方法。该复合材料由Ti、Al、Nb、Y、CaF₂、TiC、TiB₂粉末热压烧结而成。该复合材料由摩尔质量分数为Ti45Al8Nb0.5Y的基体材料，质量分数为7.5%TiC、3%TiB₂的增强相材料、9.5%CaF₂润滑相材料组成。与普通的钛铝合金相比，该复合材料通过添加增强相材料及润滑相材料，有效改善了钛铝合金的力学性能、物理性能及摩擦学性能。

技术领域

本发明属于金属粉末冶金复合材料技术领域，具体涉及了一种新型钛铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

钛铝合金是近年来发展起来的一种轻质高温耐热结构材料，钛铝合金由于其低密度、具有较高的比强度、良好的抗氧化性能及相对低廉的价格，成为750℃以下高温高强部件的首选材料之一。但由于钛铝合金具有较高的高温活性和低温脆性，且其摩擦学性能较差，限制了其广泛应用，因此急需开发一种性能优异的新型钛铝基复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型钛铝基复合材料及其一种制备方法。

依据本发明的实施例，提供一种新型钛铝基复合材料，由基体、增强相和润滑相材料组成；其中，基体材料各组分的摩尔质量比为：46.5%Ti、45%Al、8%Nb、0.5%Y;增强相材料各组分的质量分数为：7.5%TiC、3%TiB₂；润滑相材料组分的质量分数为：9.5%CaF₂。

一种制备如权利要求1所述的钛铝基自润滑材料的方法，有以下步骤组成

（1）原始配料制备

称量基体、增强相、润滑相粉末，得到原始配料；

（2）烧结配料制备

将原始配料放入球磨罐中抽真空并通入氩气然后球磨4小时，转速240r/min，球料比8：1，得到烧结配料；

（3）冷压成型

将步骤（2）中的烧结配料放入石墨模具中冷压得到成型的坯件，冷压的压强为42MPa，保压时间为50s；

（4）材料烧结

将步骤（3）中成型的坯件放入真空热压烧结炉中热压烧结，最高烧结温度为1300℃，真空度为10^-2Pa，烧结工艺为：以10℃/min升温速率从室温升至600℃，保温30min；以5℃/min升温速率从600℃升至900℃，保温30min；以5℃/min升温速率从 900℃升至1300℃，保温时间为30min，烧结压力为35MPa。最后随炉冷却出炉，得到试件。将试件进行表面磨削、清洗、烘干、抛光处理。

本发明具有以下优点：采用钛铝合金材料作为基体，在基体中添加Nb、Y元素及TiC、TiB₂颗粒可有效提高材料的物理及力学性能；通过添加固体润滑剂CaF₂，可使材料具有高温自润滑特性从而改善钛铝基复合材料的摩擦学性能。

具体实施方式

在本发明的实施例中，采用质量分数表示钛铝基自润滑材料各组份的含量。关于本发明各实施例中的基体材料包括Ti（钛）、Al（铝）、Nb（铌）、Y（钇）;增强相包括TiC（碳化钛）、TiB₂（硼化钛）；润滑相包括CaF₂（氟化钙）。

实施例1