[发明专利]SiC纤维增强TiAl基复合材料的液态吸铸制备方法

摘要

本发明涉及铸造及复合材料制备领域，具体为一种SiC纤维增强TiAl基复合材料的液态吸铸制备方法，解决了传统固态制备法工艺流程复杂，成本高，复合材料易污染而导致力学性能差，复杂零件近净成型困难等问题。本发明通过(1)非自耗真空电弧熔炼母合金；(2)纤维体积分数及分布方式设计；(3)纤维张紧及其定位；(4)真空吸铸；(5)热等静压等工序，制备SiC纤维增强TiAl基复合材料。采用该工艺制备的复合材料与传统方法相比具有制备工艺简单，合金缺陷少，纤维与基体合金结合紧密，反应适中，复合材料干净无污染的优点。

主权项

1.一种SiC纤维增强TiAl基复合材料的液态吸铸制备方法，其特征在于，将SiC纤维固定在模具中，用真空吸铸法将TiAl合金吸铸到模具中与SiC纤维结合在一起形成复合材料，具体步骤如下：(1)非自耗真空电弧熔炼母合金按照设计的TiAl合金进行成分配比，将配置的原料放在电弧炉中的水冷铜坩埚里，抽真空至9.9×10^‑4Pa以下，向熔炼室内充入惰性气体Ar，打开循环水开始熔炼，加电磁搅拌反复熔炼4～6遍，以保证合金锭成分均匀；(2)SiC纤维体积分数及分布方式设计为了达到基体合金的不同的增强效果，SiC纤维体积分数可设计为5％～60％，分布方式可设计为：均匀六方分布、均匀四方分布、集中成束分布或多束均匀分布；(3)SiC纤维张紧及其定位SiC纤维的上下两端采用对称纤维固定薄片固定，保证SiC纤维垂直度，根据设计的SiC纤维体积分数及排布方式在对称纤维固定薄片上打孔；每根SiC纤维一端连接丝线，以方便后续重物张紧；将每根SiC纤维穿过纤维固定薄片的小孔并固定，固定采用AB胶和陶瓷胶；每根SiC纤维另一端连接丝线，另一端的每根丝线上悬挂同等质量的重物，保持每根SiC纤维都处于张紧状态且张紧力度相同，将该端SiC纤维与纤维固定薄片用胶固定后，剪去丝线去掉重物；将上述固定的SiC纤维，放置在模具中，通过调整SiC纤维固定薄片一端的螺钉高度，使整束SiC纤维在模具中保持张紧状态；(4)真空吸铸将上述模具放入吸铸设备中，调整模具位置，以保证合金液沿着模具浇口的内壁流入模具中；将母合金放入真空吸铸设备熔炼坩埚中，抽真空至5×10^‑1Pa以下，开始吸铸，同时打开吸铸阀形成压差，瞬时将合金液注入到模具中，此过程压差为0.03MPa～0.06MPa；(5)热等静压将上述吸铸的合金棒进行热等静压，以消除吸铸过程产生的疏松及气孔，热等静压制度为：温度900℃～1150℃，压强100MPa～200MPa，时间2h～4h。