[发明专利]一种TiAl系层状复合板材制备方法

说明书

本发明提供了一种TiAl系层状复合板材制备方法，包括以下步骤：先制备高温TiAl合金薄板和高温Tisubgt;2/subgt;AlNb合金薄板，再进行表面处理后真空扩散连接，然后放入包套组件内进行高温轧制，多道次高温轧制完成后，去除包套，打磨、清洗进行热处理，再根据设计要求进行机械加工，获得设计尺寸的层状复合板材，本发明通过通过真空扩散连接实现高温TiAl合金薄板和Tisubgt;2/subgt;AlNb合金薄板的冶金连接，随后采用高温轧制实现层状复合板材的制备，最后通过热处理工艺实现薄板组织和反应界面组织双调控，实现工艺‑组织‑性能一体化，本发明中制备的TiAl系层状复合板材整体性好，组织均匀性可控、致密度高，可在高马赫数的航天飞行器的蒙皮及其它高温板材结构上使用。

技术领域

本发明属于TiAl系复合板材制备方法技术领域，具体涉及一种TiAl系层状复合板材制备方法。

背景技术

TiAl系金属间化合物具有高比强、高比刚、高比模和良好的抗氧化性能，同时其具有优异的高温性能，如高温强度、高温蠕变性能等特点。但是TiAl系金属间化合物由于自身相结构的特征，具有本征脆性，室温塑性极低，约为1％～3％；同时其韧性也极低，因此如何提高TiAl系金属间化合物的塑性和韧性直接影响着TiAl系金属间化合物材料在高温、复杂应力场条件下的成功应用。另外，TiAl系金属间化合物材料在制备或加工过程中非常容易氧化，并且会生成其他金属间化合物相，从而改变了材料的性质并恶化其性能。

因此如何避免以上问题，并改善TiAl系金属间化合物材料的塑性、韧性和强度是目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种TiAl系层状复合板材制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种TiAl系层状复合板材制备方法，包括以下步骤：

S1、备料，制备高温TiAl合金薄板和高温Ti₂AlNb合金薄板；

S2、表面处理，将得到的高温TiAl合金薄板和高温Ti₂AlNb合金薄板待连接表面采用磨床进行精细打磨，打磨后对待连接表面进行抛光处理，随后将其浸入无水乙醇中超声波清洗，然后备用；

S3、真空扩散连接，将处理后的高温TiAl合金薄板和高温Ti₂AlNb合金薄板交替装配组合后放入预先准备的石墨模具中，并放置真空扩散焊机炉腔内，关闭真空扩散焊机机门，进行抽真空操作，完成高温TiAl合金薄板和高温Ti₂AlNb合金薄板层状复合材料的预制备；

S4、包套组件制备，包套组件包括上包套盖和下包套盖以及中间的包套环，上包套盖和下包套盖是尺寸和厚度相同的不锈钢板，包套环位于上包套盖和下包套盖的中心，将包套环焊接到到下包套盖上，形成包套组合体，并对上包套盖的内表面和下包套盖的内表面以及包套环的内表面分别涂抹止焊剂。

S5、装配，将5mm厚的耐火棉铺展到涂抹有止焊剂的包套组件表面，将S3中制备的层状复合材料装入制作好的包套组合体中，并将上包套盖焊接到包套组合体上，上包套盖与包套组合体同轴，装配时层状复合材料的连接平面与上包套盖平行，完成试样的包套；

S6、高温轧制，将S5中包套好的试样装入箱式炉中，随炉匀速5℃/min升温至1200℃，保温10min～15min，将坯料从箱式炉中转移到双辊轧机上，进行高温轧制变形，轧制速度为5m/min，道次间下压量控制在5％～10％，第一道次完成后将坯料转移到箱式炉中进行随炉保温，保温温度也为1200℃，保温时间为10min～15min，然后再次重复轧制过程，直至获得所需层状复合板材的厚度即可；

S7、后处理，多道次高温轧制完成后，通过机械加工去除包套，并对层状复合板材的表面进行打磨、清洗；