[發(fā)明專利]一種用原位反應(yīng)制備TiAl3增強鋁基復(fù)合材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010160011.8
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN101831564A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆洪;陳小會;揭小平;杜磊
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學
• 主分類號: C22C1/00
• 分類號: C22C1/00;C22C21/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料制備領(lǐng)域，特別涉及鋁基復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

顆粒增強鋁基復(fù)合材料具有比強度、比剛度高、高耐磨性、高的減振性等許多優(yōu)點。TiAl₃因其具有良好的熱電性能同時又具有高熔點、高硬度、高的彈性模量和價格低廉等特點，是理想的增強相，為廣大學者所關(guān)注。原位反應(yīng)法制備的顆粒增強鋁基復(fù)合材料中Ti和Al會自發(fā)進行化學反應(yīng)，方程式為：Ti(s)+3Al(l)＝TiAl₃(s)。原位反應(yīng)生成的復(fù)合材料具有界面結(jié)合性好、無污染、熱穩(wěn)定性好、節(jié)約成本等特點，因而逐漸受到重視。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用原位反應(yīng)制備TiAl₃增強鋁基復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明所述的制備方法為：首先將冰晶石粉(Na₃AlF₆)與鈦粉(Ti)按1～1.5∶1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金混合放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度850～880℃時，將上述混合粉末按8～12wt.％加入到7075鋁合金熔體中保溫15～20min后，用石墨棒攪拌20～30min，再保溫25～30min；將熔體溫度降至740～750℃，澆入到石墨模型中，待冷卻后取樣。

本發(fā)明得到的TiAl₃/7075鋁基復(fù)合材料組織中晶粒細小，且生成的TiAl₃增強相分布均勻，呈小方塊狀。此工藝成本低、簡單；安全可靠；操作方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例條件下制備的TiAl₃/7075鋁基復(fù)合材料顯微組織。

圖2為圖1放大后的TiAl₃/7075鋁基復(fù)合材料中分布情況。

具體實施方式

本發(fā)明將通過以下實施例作進一步說明。

實施例1。

首先將冰晶石粉(Na₃AlF₆)與鈦粉(Ti)按1～1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金混合放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度850℃時，將上述混合粉末按8wt.％加入到7075鋁合金熔體中保溫15min后，用石墨棒攪拌20min，再保溫25min；將熔體溫度降至740℃，澆入到石墨模型中，待冷卻后取樣。

實施例2。

首先將冰晶石粉(Na₃AlF₆)與鈦粉(Ti)按1～1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金混合放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度850℃時，將上述混合粉末按8wt.％加入到7075鋁合金熔體中保溫15min后，用石墨棒攪拌30min，再保溫25min；將熔體溫度降至740℃，澆入到石墨模型中，待冷卻后取樣。

實施例3。

首先將冰晶石粉(Na₃AlF₆)與鈦粉(Ti)按1.2∶1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金混合放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度880℃時，將上述混合粉末按12wt.％加入到7075鋁合金熔體中保溫20min后，用石墨棒攪拌30min，再保溫30min；將熔體溫度降至750℃，澆入到石墨模型中，待冷卻后取樣。

實施例4。

首先將冰晶石粉(Na₃AlF₆)與鈦粉(Ti)按1.5∶1的質(zhì)量比均勻混合、烘干；將7075鋁合金混合放入石墨坩鍋內(nèi)加熱、熔化，在溫度850℃時，將上述混合粉末按12wt.％加入到7075鋁合金熔體中保溫20min后，用石墨棒攪拌30min，再保溫25min；將熔體溫度降至740℃，澆入到石墨模型中，待冷卻后取樣。

附圖1為實施實例3條件下獲得TiAl₃/7075的鋁基復(fù)合材料組織，由附圖1可見，所獲得TiAl₃/7075的鋁基復(fù)合材料組織沒有明顯的枝晶狀出現(xiàn)，取而代之的是大量的薔薇狀、球狀晶粒。TiAl₃的晶體結(jié)構(gòu)與鋁的晶體結(jié)構(gòu)的錯配度在異質(zhì)形核要求范圍內(nèi)，這樣大大增加了形核率，從而使復(fù)合材料的組織得到了明顯的細化。

附圖2為附圖放大后的組織圖，圖中可見，通過原位生成TiAl₃/7075鋁基復(fù)合材料，反應(yīng)生成了一系列的顆粒狀及小方塊狀新生物質(zhì)。從圖中可以看到生成的顆粒狀物質(zhì)主要分布在晶體內(nèi)部，顆粒大小約為5μm，生成的小方塊狀新物質(zhì)無特定位置。