[發(fā)明專利]一種Ti2AlC/TiAl 基復(fù)合材料及其低溫制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310704995.5 | 申請日： | 2013-12-19 |
| 公開（公告）號： | CN103757452A | 公開（公告）日： | 2014-04-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 艾桃桃;馮小明;阮苗苗;徐峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 陜西理工學(xué)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(zé)任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 723003 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 ti sub alc tial 復(fù)合材料 及其 低溫 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于材料科學(xué)與工程領(lǐng)域，具體涉及一種Ti2AlC/TiAl基復(fù)合材料及其低溫制備方法。
背景技術(shù)
TiAl金屬間化合物由于其原子的長程有序排列和原子間的金屬鍵及共價鍵的共存，使其可能同時兼顧金屬的塑性和陶瓷的高溫強度。即具有一般金屬和合金所沒有的高的比強度、比剛度、比模量以及良好的抗高溫氧化、抗蠕變和抗氫脆等性能。綜合性能指標優(yōu)于鈷基、鎳基等高溫合金，而且韌性又高于普通的陶瓷，有望用于噴氣發(fā)動機和渦輪等航空航天、汽車工業(yè)的耐高溫部件以及超高速飛行器的翼、殼體等，被認為是極具應(yīng)用潛力的新一代輕質(zhì)耐高溫結(jié)構(gòu)材料。尤其是TiAl金屬間化合物，應(yīng)用于航空航天及汽車發(fā)動機將通過結(jié)構(gòu)減重提高發(fā)動機工作效率，具有重要的技術(shù)推動作用。
但是TiAl金屬間化合物室溫塑性和韌性差，難以成形加工，使用溫度高于800℃時抗氧化性能迅速降低等問題成為限制其應(yīng)用化進程的主要障礙。研究表明，復(fù)合化手段是提高TiAl金屬間化合物韌性和高溫強度、改善高溫性能并促進其實用化最有效的方法之一。相對于長纖維增強型，顆粒增強TiAl基金屬間化合物對基體和增強相的熱膨脹系數(shù)不匹配性和化學(xué)敏感性小，且顆粒增強具有各向同性、制備工藝簡單、二次加工簡單、價格相對低廉，因而具有更大的應(yīng)用前景。但大多數(shù)陶瓷增強相如SiC、Al2O3、TiC、TiB2屬脆性相，會使得所制備的TiAl基金屬間化合物變得更脆。一類三元層狀化合物Mn+1AXn（M代表過渡金屬元素，A代表第Ⅲ或第Ⅳ主族，X是C或N，簡稱MAX），兼具金屬和陶瓷的雙重性能，受到了廣泛關(guān)注。典型代表化合物有Ti2AlC和Ti3AlC2，而且Ti2AlC和Ti3AlC2和TiAl的熱膨脹系數(shù)接近，是TiAl金屬間化合物理想的增強相。濟南大學(xué)岳云龍（岳云龍等，Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料熱處理組織的細化，稀有金屬材料與工程，2007年，36（2）：189-193）先以Ti粉、Al粉、Nb粉、B粉為原料，采用熱爆反應(yīng)合成了Ti-47.66Al-2.22Nb和Ti-47.66-2.22Nb-1.34B合金粉末，然后將合金粉末與TiC混合，采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制得Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料，并對其進行多步熱處理，熱處理溫度達到1390℃。西北工業(yè)大學(xué)曾凌霄（曾凌霄等，自生Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的組織及反應(yīng)過程，稀有金屬材料與工程，2013年，42（4）：785-788）采用自蔓延燃燒合成及真空電弧熔煉的方法，以碳纖維（Cf）、鈦粉及鋁粉為原料，合成了Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料。武漢理工大學(xué)梅炳初（梅炳初等，放電等離子燒結(jié)制備致密TiAl/Ti2AlC復(fù)合材料，材料科學(xué)與工程學(xué)報，2003年，21（3）：356-359）以Ti/Al/TiC為原料，采用放電等離子燒結(jié)工藝制備致密TiAl/Ti2AlC復(fù)合材料，當(dāng)燒結(jié)溫度為900℃時，Ti2AlC開始出現(xiàn)，但含有大量TiC雜相；當(dāng)燒結(jié)溫度為1150℃，復(fù)合材料由TiAl、Ti3Al和Ti2AlC組成，并進行了后續(xù)熱處理工藝。陜西科技大學(xué)王芬（王芬等，原位合成Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料的顯微組織與性能，特種鑄造及有色合金，2008年，28（2）：145-147）采用單質(zhì)Ti粉、Al粉、C粉為原料，采用原位熱壓技術(shù)于1200℃制備出了Ti2AlC/TiAl復(fù)合材料。上述方法主要通過原材料中各組分之間的化學(xué)合成反應(yīng)生成Ti2AlC，而且許多工藝常常需要后續(xù)高溫?zé)崽幚淼裙ば颍芷陂L，工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，燒結(jié)溫度高（＞1100℃，若溫度低會有TiC雜質(zhì)相存在），生成所需能耗大，增加了制備成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種Ti2AlC/TiAl基復(fù)合材料及其低溫制備方法，該方法燒結(jié)溫度低，制得的Ti2AlC/TiAl基復(fù)合材料的彎曲強度和斷裂韌性高。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
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