[发明专利]TiC和TiB混杂增强Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si基复合材料板材的制备方法

摘要

TiC和TiB混杂增强Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si基复合材料板材的制备方法，它涉及钛基复合材料板材的制备方法，本发明解决现有的TiC颗粒增强Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si基复合材料板材的拉伸性能在650℃以上急剧下降的问题。本方法：将按复合材料板材中TiC、TiB和Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si钛合金的体积百分比计算所需要的钛粉、二硼化钛、石墨粉末及其它材料，然后先将钛粉、二硼化钛和石墨粉末制成预制块，再将其与其它材料一同熔炼，得到铸锭，再经锻造、轧制和热处理之后，得到复合材料板材，材料在650℃时拉伸强度为810～890MPa；可用于航空航天领域。

主权项

TiC和TiB混杂增强Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si基复合材料板材的制备方法，其特征在于TiC和TiB混杂增强Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si基复合材料板材的制备方法按以下步骤进行：一、按TiC和TiB混杂增强Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si钛合金复合板材中TiC颗粒的体积百分比为0.5％～12.5％、TiB颗粒的体积百分比为0.5％～12.5％、Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si钛合金的体积百分比为75％～99％计算并分别称取钛粉、石墨粉末、二硼化钛粉末、海绵钛、工业纯铝、纯锡、海绵锆、纯钼和结晶硅，其中钛粉与石墨粉末的摩尔比为2～6∶1，钛粉与二硼化钛粉末的摩尔比为2～6∶1；二、将经步骤一称取的钛粉、石墨粉末和二硼化钛粉末加入到混合机中混合均匀，然后再用冷等静压机将混合均匀的粉末在压力为200MPa～300MPa的条件下保压3min～10min，得到预制块；三、将经步骤一称取的海绵钛、工业纯铝、纯锡、海绵锆、纯钼、结晶硅和经步骤二制备的预制块加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭；四、将经步骤三得到的铸锭放入热等静压机中，在温度为900℃～1050℃、压力为100MPa～200MPa的条件下保持1h～3h后取出，然后从铸锭上切取坯料；五、将经步骤四得到的坯料放入温度为950℃～1100℃的加热炉中保持2h～4h后，将坯料进行开坯锻造，坯料的变形量为20％～80％，应变速率为10‑2s‑1～10s‑1；接着再将坯料放入温度为950℃～1100℃的热处理炉中保持1h～3h后，再进行锻造，坯料的变形量为30％～80％，应变速率为10‑2～10s‑1，最后去掉坯料表面的氧化皮或夹杂缺陷，得到锻饼；六、将经步骤五得到的锻饼放入加热炉中，升温至950℃～1150℃后保持0.5h～6h，然后将锻饼放在热轧机上进行轧制，轧制压力为200T～800T，轧制温度为950℃～1150℃，轧制速度为0.1m/s～2m/s，经2～5道次轧制，轧制总的变形量为80％，任意两个道次间将锻饼置于温度为920℃～1150℃℃加热炉中保持10min～60min，得到板材；七、将经步骤六得到的板材放入温度为920℃～1150℃加热炉中并保持10min～30min，然后随炉冷却至200℃～600℃，再空冷至室温，得到TiC和TiB混杂增强Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si基复合材料板材；步骤一中所述的Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Si高温钛合金为按元素的质量百分比由80.5％～90.1％的Ti、5.5％～7％的Al、2％～4％的Sn、2％～4％的Zr、0.3％～4％的Mo和0.1％～0.5％的Si组成。