[发明专利]一种铝-钛铝金属间化合物-氧化铝复合材料及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种铝‑钛铝金属间化合物‑氧化铝复合材料及其制备方法和应用。首先将纳米TiO2颗粒与铝片通过累积叠轧制成Al‑TiO2复合材料预制体；然后将Al‑TiO2复合材料预制体置于高温高压条件下诱发原位化学反应生成TiAl3和Al2O3混合颗粒；随后将样品加热至铝熔点以上温度进行热挤压处理，获得最终的Al‑TiAl3‑Al2O3复合材料。该工艺利用较低的初始TiO2颗粒体积分数，通过Al‑TiO2间的化学反应和铝的选择性热挤压，大幅调节目标颗粒的含量，生成的TiAl3颗粒和Al2O3颗粒总体积分数为初始TiO2颗粒体积分数的3.6‑9.9倍，且显微组织细小，颗粒分布均匀。本发明所制得的Al‑TiAl3‑Al2O3复合材料力学性能优异，硬度最高达532.8HV，是纯铝的21.7倍，室温压缩强度最高达1311.9MPa，300℃下压缩强度最高达918.6MPa，600℃下压缩强度最高达564.6MPa，700℃下压缩强度为225.2MPa。

主权项

1.一种Al‑TiAl₃‑Al₂O₃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)取厚度均匀的纯铝片，除去表面的杂质、氧化膜和油污，得到铝片A；将氧化钛纳米颗粒分散在乙醇中，超声震荡均匀，得到氧化钛‑乙醇悬浊液；(2)将氧化钛‑乙醇悬浊液均匀涂覆在水平放置的铝片A朝上一面，静置至乙醇完全挥发，得到涂有氧化钛层的铝片B；将N片氧化钛层朝向一致的铝片B重叠，然后在暴露在外的氧化钛层外加一片铝片A，最后用铁丝固定两端，得到样品C；其中，样品C中氧化钛纳米颗粒的体积分数为x，x＝6.7‑13.9％，N为大于2的整数；(3)对样品C进行轧制，每一次轧制完成后都将铝片沿轧制方向对折，然后再进行轧制，每一次轧制后样品在厚度方向上的平均压下量为50％；(4)对步骤(3)得到的样品重复步骤(3)的工艺，轧制完成后，氧化钛纳米颗粒在铝基体中分散均匀，得到Al‑TiO₂复合材料预制体；(5)将Al‑TiO₂复合材料预制体加热至400‑650℃，无氧条件下进行烧结，烧结压力为60‑120MPa，烧结时间为5‑10min；(6)将经步骤(5)处理后的样品加热至670‑900℃，无氧条件下进行烧结，烧结压力为4‑10MPa，保温时间为5‑7min，然后将压力提高到40～110MPa，再保温1‑3min，得到Al‑TiAl₃‑Al₂O₃复合材料，所述Al‑TiAl₃‑Al₂O₃复合材料中TiAl₃颗粒和Al₂O₃颗粒的总体积分数为x的3.6‑9.9倍。