[發明專利]一種雙相強化TiAl基復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810232423.0
• 申請日: 2008-11-25
• 公開（公告）號: CN101418395A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 王芬;許紅婭;解宇星;朱建鋒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F3/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張震國

技術領域

本發明屬陶瓷基復合材料制造領域，具體涉及一種雙相強化TiAl基復合材料的制備方法。

背景技術

雙相(HoAl-Al₂O₃)強化TiAl基復合材料(HoAl-Al₂O₃/TiAl復合材料)是一種具有獨特性能的新型TiAl基復合材料。這種復合材料具備航空航天領域先進材料的特性，如輕質、高強度、高剛度、抗蠕變、抗氧化等，在高溫結構部件、航空飛行器用輕質材料，發動機葉片材料、可加工材料等領域有廣闊的應用前景。

在基體中彌散陶瓷相是強化材料性能的方法之一。目前，有關研究是在TiAl基復合材料中引入B₂O₃、Al₂O₃、Nb₂O₅等添加劑來強化材料。引入這些氧化物的目的是：一定工藝條件下，在基體中獲得彌散分布的增強相。

在強化TiAl復合材料的研究中，T.Choh，T.Mohri?and?M.Kobashi(T.Choh，T.Mohri?and?M.Kobashi.Journal?of?Materials?Process?andTechnology，1997，63：379-383)等人以Ti/Al＝3的摩爾比向(Ti+Al₂O₃)壓坯中浸滲鋁液，制備了Al₂O₃增強的TiAl基復合材料。此實驗原料配比不易控制，而且產物中有少量未反應的鋁，并且自發浸滲過程隨Al₂O₃顆粒變小和含量增加變得困難。S.L.Kampe?and?M.L.VanMeter(S.L.Kampe?andM.L.VanMeter.Scripta?Metal?Materials，2000，34(8)，1250-1256)等人配方中引入B₂O₃，利用放熱彌散法(XD)所制備的TiB₂/TiAl復合材料中，含有一定量彌散分布的TiB₂顆粒，使材料拉伸強度得到改善。該配方下得到的復合材料增強相僅為單向TiB₂顆粒。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單的雙相強化TiAl基復合材料的制備方法，按本發明的制備方法得到的復合材料的強度、耐熱性能及韌性均有所提高。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1)首先按質量百分比將39.9～41.6％的Ti粉，36.8～38.5％的Al粉，15.9～17.3％的TiO₂粉末和5.6～6.6％的Ho₂O₃混合均勻制成配合料；

2)然后采用無水乙醇為介質將配合料球磨混合90min使其混合均勻得粉料，其中，行星式球磨機的轉速為700～800轉/分鐘，料球質量比為1∶10；

3)將球磨粉料在50℃干燥，干燥后的粉體裝入石墨模具中，置入熱壓爐中并抽真空，在真空度為10^-3MPa下燒成至1200℃，加壓35MPa并保溫1h后隨爐冷卻得到雙相強化TiAl基復合材料。

本發明的無水乙醇的純度為99.7％，20℃時密度為0.789～0.791g/cm³。

由于稀土元素具有特殊的化學結構，顯示出著多獨特的性質，摻雜少量稀土元素，能明顯地影響金屬基復合材料的結構、組織、性能與界面狀況。本發明采用的金屬鈥不僅耐熱溫度高而且有一定的韌性，因此，以氧化鈥的形式引入Ti-Al體系以反應熱壓的方式制備(HoAl-Al₂O₃)雙相強化TiAl基復合材料，顯著提高了材料的強度、耐熱性能及韌性。采用Al、Ti、TiO₂、Ho₂O₃粉為原料，利用體系的放熱反應，可以原位合成HoAl、Al₂O₃雙相顆粒，共同強化TiAl基復合材料。本發明的制備方法制得的復合材料，抗彎強度和斷裂韌性分別達到593.5MPa、8.74MPa·m^1/2，硬度達到496Kgf·mm^-2，增強相細化并在基體中分布均勻。

附圖說明