[發(fā)明專利]形狀記憶晶相強(qiáng)韌化Ti基非晶復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310302069.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103361501A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙燕春;寇生中;袁小鵬;李春燕;蒲永亮;徐嬌;張亞娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/00
• 分類號(hào): C22C1/00;C22C45/10
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Ti基非晶復(fù)合材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

非晶合金由于其無(wú)定形的結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、硬度和耐磨耐蝕性，彈性模量不到鋼的一半，可以做復(fù)合夾層延長(zhǎng)加載的作用時(shí)間，減小沖擊；具有類似于貧鈾合金的高絕熱剪切敏感性和更高的強(qiáng)度，以及特有的“自銳性”，避免了晶體材料受沖擊導(dǎo)致的沿結(jié)晶結(jié)構(gòu)邊緣破裂，已被美國(guó)軍方用來(lái)制造非晶穿甲彈。最近制備出的輕型、耐磨耐蝕、高強(qiáng)度的大塊Ti基非晶合金在航天領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。TiNi形狀記憶合金的高應(yīng)變動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性在軍事、航空等領(lǐng)域亦具有重要應(yīng)用，同時(shí)TiNi記憶合金制備非晶復(fù)合材料能夠顯著改善大塊非晶合金的室溫脆性。這種新型的形狀記憶晶粒/非晶基復(fù)合材料的研究，有利于有色金屬深度開(kāi)發(fā)工作和利用效率的提高，以及高性能合金生產(chǎn)企業(yè)的帶動(dòng)。

半固態(tài)金屬加工是金屬在凝固過(guò)程中，進(jìn)行攪拌或通過(guò)控制凝固條件，抑制樹(shù)枝晶生長(zhǎng)或破碎所生成的樹(shù)枝晶，形成具有等軸、均勻、細(xì)小的初生相，均勻分布于液相中的懸浮半固態(tài)漿料，這種漿料在外力或磁場(chǎng)作用下，當(dāng)固相率很高時(shí)仍具有較好的流動(dòng)性。利用壓鑄、擠壓、模鍛等常規(guī)工藝進(jìn)行加工成形，也可以用其他特殊的成形方法加工零件。與傳統(tǒng)的液態(tài)鑄造相比，半固態(tài)鑄造鑄件的凝固收縮率小，成型溫度低，對(duì)模具的熱沖擊小,?可以使模具壽命延長(zhǎng),?有利于連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，是21世紀(jì)前沿性金屬加工技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種形狀記憶晶相強(qiáng)韌化Ti基非晶復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明是形狀記憶晶相強(qiáng)韌化Ti基非晶復(fù)合材料的制備方法，其步驟為：熔煉母合金時(shí)升溫至過(guò)熱溫度在液相線溫度T_L以上100~200℃，熔煉時(shí)間為1~3min，然后降溫至合金固相線溫度T_S和液相線溫度T_L之間的半固態(tài)溫度，保溫5~10min，銅模壓鑄成型并在150~250℃退火得到制件。

本發(fā)明制備的復(fù)合材料組織得到有效優(yōu)化，獲得奧氏體相晶粒細(xì)小、圓整度高、組織致密，斷裂強(qiáng)度和塑韌性較半固態(tài)處理前顯著提高。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1未經(jīng)處理試樣制件心部奧氏體相組織為較粗大的樹(shù)枝晶的金相圖，圖2為實(shí)施例2未經(jīng)處理試樣制件心部奧氏體相組織為較粗大的樹(shù)枝晶，圖3為實(shí)施例1經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理試樣心部的金相圖，圖4為實(shí)施例2經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理試樣心部的金相圖，圖5為未經(jīng)半固態(tài)處理制備試樣的室溫壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線，圖6為經(jīng)過(guò)半固態(tài)處理的試樣的室溫壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是形狀記憶晶相強(qiáng)韌化Ti基非晶復(fù)合材料的制備方法，其步驟為：熔煉母合金時(shí)升溫至過(guò)熱溫度在液相線溫度T_L以上100~200℃，熔煉時(shí)間為1~3min，然后降溫至合金固相線溫度T_S和液相線溫度T_L之間的半固態(tài)溫度，保溫5~10min，銅模壓鑄成型并在150~250℃退火得到制件。

根據(jù)以上所述的制備方法，合金成分為(Ti₅₀Ni_50-yM_y)_100-xCu_x合金成分，其中：M為Fe、Co、Nb、Al、Zr、Si元素的一種或者幾種，x=5?~?33，y=0?~?0.25。

根據(jù)以上所述的制備方法，其具體步驟為：

（1）配料：按母合金名義成分稱取個(gè)元素；

（2）熔煉制母合金：將步驟（1）稱得的所需原料放入真空高頻電磁感應(yīng)加熱爐中，調(diào)節(jié)真空磁懸浮熔煉爐的真空度2×10^-3~5×10^-3Pa，然后充高純氬氣使真空室的真空度至0.1×10^-3~0.8×10^-3Pa熔煉，合金錠反復(fù)熔煉至少三次；過(guò)熱溫度在液相線溫度T_L以上100~200℃；

（3）半固態(tài)溫度保溫后銅模壓鑄成型非晶復(fù)合材料制件；