[发明专利]一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行的：

一、将钛棒、高纯铝和高纯锡在酒精中进行超声清洗，吹干；

二、按照元素重量百分比：Al为5％～6％、Sn为2％～5％、Zr为2％～8％、Mo为0.6％～1.0％、W为≤1％、Nb为≤1％、Si为0.25％～0.45％和余量的Ti，称取海绵钛、海绵锆、高纯硅、铝钼中间合金、铝钨中间合金、铝铌中间合金、步骤一处理的钛棒、高纯铝和高纯锡；

按照增强相体积百分数：TiB为1％～2％和TiC为1％～2％，称取B₄C粉末和C粉；

三、将步骤二称取的海绵钛、高纯铝、海绵锆、高纯锡、高纯硅、铝钼中间合金、铝钨中间合金、铝铌中间合金和C粉压制成多个合金块；合金块由下至上依次为海绵钛、海绵锆、铝铌中间合金、C粉、铝钼中间合金、铝钨中间合金、高纯锡、高纯硅、高纯铝；其中C粉采用铝箔包裹；

四、将步骤二称取的B₄C粉末采用铝箔包裹，压制成多个二次加料块；

五、预热：将钢模具、步骤三制成的合金块和步骤四制成的二次加料块进行预热；

六、熔炼：

①将水冷铜坩埚内部和二次加料斗清理干净；

②将颗粒状海绵钛均匀铺满水冷铜坩埚底部；将钛棒竖直放置在水冷铜坩埚中间，步骤五处理的合金块均匀放置在钛棒的四周，二次加料块放入二次加料斗，关闭真空感应熔炼炉的炉门；

③启动真空泵对真空感应熔炼炉内进行抽真空，抽真空至压强达到5Pa以下，充入氩气至内压为外压的80％～90％；打开水冷机；

④重复步骤③操作1～3次，炉内充满氩气；

⑤启动电源，将功率加载至30kW～40kW，保持5min～10min；然后以5kW/min～7.5kW/min的速度加载功率至功率为60kW～70kW，保持5min～10min，炉内物料完全熔化；

⑥通过二次加料斗将二次加料块向坩埚正中间加入，以10kW/min～20kW/min的速度加载功率至功率为75kW～90kW，采用高速搅拌3min～5min，高速搅拌速度为800～1000rpm，然后低速搅拌5～10min，低速搅拌速度为300～500rpm，得到精炼的合金熔体；

⑦将水冷铜坩埚翻转160°，合金熔体倾倒至钢模具中，关闭感应熔炼电源，炉内冷却30～40min，通入氩气，打开炉门取出钢模具中的合金铸锭；

七、热处理：将步骤六得到的合金铸锭在650～700℃条件下进行均匀化退火处理，得到多元增强高温钛基复合材料；

步骤三和步骤四所述铝箔的厚度为0.006mm。

2.根据权利要求1所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二所述铝钼中间合金中Mo的质量含量为50.5％、铝钨中间合金中W的质量含量为57.44％、铝铌中间合金中Nb的质量含量83.15％。

3.根据权利要求1所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中增强相还加入纳米Y₂O₃粉末，Y₂O₃的体积百分数为≤0.5。

4.根据权利要求3所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于当增强相为还加入纳米Y₂O₃粉末时，步骤四将称取的B₄C粉末和纳米Y₂O₃粉末混合均匀后采用铝箔包裹，压制成多个二次加料块。

5.根据权利要求1所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤三所述合金块的直径为20～30mm，高度为40～50mm。

6.根据权利要求1所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤四所述二次加料块的直径为5～10mm，高度为10～20mm。

7.根据权利要求1所述的一种多元增强高温钛基复合材料的制备方法，其特征在于步骤五控制模具预热温度为200～500℃，预热时间为1h。