[發明專利]一種Ti2AlC/TiAl 基復合材料及其低溫制備方法

有效

• 申請號: 201310704995.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN103757452A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 艾桃桃;馮小明;阮苗苗;徐峰
• 申請（專利權）人: 陜西理工學院
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C14/00;C22C32/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、按質量分數計，將55.91%～65.78%的Ti粉、29.09～34.22%的Al粉和2～15%的Ti₃AlC₂粉體裝入球磨罐中，以無水乙醇為球磨介質，在500～750轉/分鐘的轉速下球磨1～2小時，得混合粉體；

步驟二、將混合粉體烘干后裝入模具中，在3～5MPa的成型壓力下冷壓成型，然后裝入真空熱壓爐內進行真空熱壓燒結，以5～10℃/分鐘的升溫速率從室溫升溫至950～1050℃的燒結溫度，在燒結溫度下保溫1～2小時后隨爐自然冷卻，得到Ti₂AlC/TiAl基復合材料。

2.根據權利要求1所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的Ti₃AlC₂粉體中Ti₃AlC₂質量分數為92～99.42%，TiC質量分數為0.58～8%。

3.根據權利要求2所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的Ti₃AlC₂粉體的制備方法為：按質量分數計，將23.94～25.38%的Ti粉、13.87～16.19%的Al和59.87～61.53%的TiC粉裝入球磨罐內，加入無水乙醇作為球磨介質，在500～750轉/分鐘的轉速下球磨1～2小時得粉末，將粉末烘干后裝入坩堝內，進行真空無壓燒結，以5～10℃/min的升溫速率從室溫升至1300～1400℃，然后保溫1～2小時，再隨爐自然冷卻至室溫，得到Ti₃AlC₂粉體。

4.根據權利要求3所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的Ti₃AlC₂粉體的制備過程中球磨時的球料比為(5～7):1，采用不銹鋼球作為磨球；所述的球磨罐為不銹鋼球磨罐；所述的粉體的烘干溫度為30～50℃；所述的坩堝為剛玉坩堝。

5.根據權利要求3所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的步驟一中球磨時的球料比為(5～7):1，采用不銹鋼球作為磨球，所述的球磨罐為不銹鋼球磨罐。

6.根據權利要求3所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的步驟二中混合粉體的烘干溫度為30～50℃；所述的步驟二中的模具為石墨模具。

7.根據權利要求3所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法，其特征在于：所述的步驟二中的真空熱壓燒結過程采取分段式施加壓力，當溫度升到200～300℃時打開加壓裝置，調節壓力至6～8MPa，維持壓力不變直到溫度達到700～800℃，之后溫度每升高15～30℃時增加壓力1.5～2.5MPa，當溫度達到燒結溫度時，調節壓力至最大為20～40MPa，并在保溫過程中維持壓力不變。

8.根據權利要求2-7中任意一項所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料的低溫制備方法制得的Ti₂AlC/TiAl基復合材料，其特征在于：按質量分數計，其由85～98%基體相和2～15%增強相兩部分組成，不含雜質相，其中基體相為TiAl和Ti₃Al，增強相為Ti₂AlC。

9.根據權利要求8所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料，其特征在于：所述的增強相Ti₂AlC主要由原料中Ti₃AlC₂粉體中的Ti₃AlC₂在制備過程中分解得到，同時原料中Ti₃AlC₂粉體中的TiC與基體相TiAl反應也形成增強相Ti₂AlC。

10.根據權利要求8或9所述的Ti₂AlC/TiAl基復合材料，其特征在于：其彎曲強度為414～651MPa，斷裂韌性為6.52～10.89MPa·m^1/2。