[發(fā)明專(zhuān)利]一種TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410208677.4 | 申請(qǐng)日: | 2014-05-16 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN104057667A | 公開(kāi)(公告)日: | 2014-09-24 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 陳國(guó)清;付雪松;于鐵;湯華平 | 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: | 大連理工大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào): | B32B18/00 | 分類(lèi)號(hào): | B32B18/00;B22F7/04;C04B35/56;C22C14/00 |
| 代理公司: | 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200 | 代理人: | 李寶元;梅洪玉 |
| 地址: | 116024 遼*** | 國(guó)省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 tial ti sub sic 復(fù)合 板材 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材及其制備方法,屬于復(fù)合材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)
Ti3SiC2兼有金屬與陶瓷的諸多優(yōu)點(diǎn),是一種優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料。但是,在常溫下由于其硬度低、脆性大以及較低的抗蠕變強(qiáng)度嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用,制備成層狀復(fù)合材料是克服以上缺陷的有效途徑。TiAl基合金由于其高的比強(qiáng)度、比剛度、高的屈服強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度,以及較好的抗氧化性能,常被用作陶瓷復(fù)合材料的強(qiáng)化相。更重要的是,TiAl基合金的熱膨脹系數(shù)與Ti3SiC2接近,同時(shí)TiAl基合金與Ti3SiC2陶瓷的應(yīng)力相容性好,可以用來(lái)強(qiáng)化Ti3SiC2的高溫性能。但是現(xiàn)有的TiAl基強(qiáng)化Ti3SiC2主要采用彌散強(qiáng)化的方法,即,通過(guò)將TiAl基合金粉體與Ti3SiC2·陶瓷粉體充分混合,使得TiAl基合金顆粒成為第二相分散在Ti3SiC2基體中,但存在著第二相顆粒分布不均,界面結(jié)合差等問(wèn)題。本發(fā)明提出了采用預(yù)鋪粉體法制備TiAl/Ti3SiC2層狀復(fù)合板的方法,是一種前景廣闊,簡(jiǎn)單可行的制備技術(shù)。現(xiàn)有的金屬陶瓷層狀復(fù)合材料制備方法主要有電泳沉積法、軋膜成型法、流延成型法、注漿成型、包套軋制法及元素粉體法等。其中電泳沉積法工藝復(fù)雜,制備效率低,通常只能制備厚度在微米級(jí)的層狀材料。軋膜成型是一種非常成熟的薄坯成型工藝。軋膜工藝通常用來(lái)軋制1mm以下的坯片,最常見(jiàn)的為0.15mm左右。由于軋輥的工作方式,使坯料只在厚度方向和前進(jìn)方向受到輾壓,在寬度方向缺乏足夠的壓力,使有機(jī)物分子和粉料都具有一定的定向作用。流延成型(Tape casting)是薄片陶瓷材 料的一種重要成型方法,該工藝適合成型0.2mm~3mm厚度的片狀陶瓷制品。注漿成型同流延法成型相類(lèi)似,也是一種流態(tài)成型的方法,成型前通過(guò)調(diào)節(jié)濃度、pH值,來(lái)調(diào)節(jié)粘度,使?jié){料充分流動(dòng),所不同的是它無(wú)須有機(jī)粘合劑,并一步可成。包套軋制法將用于復(fù)合的材料板復(fù)合面拋光,然后將材料用包覆材料進(jìn)行包套處理,在一定的軋制溫度和軋制道次下制得層狀復(fù)合材料。元素粉體法是將復(fù)合材料反應(yīng)所需的元素粉體按照預(yù)設(shè)要求層疊鋪設(shè),之后在一定的溫度進(jìn)行燒制,復(fù)合材料在燒結(jié)過(guò)程中通過(guò)元素粉體的反應(yīng)制得。
目前主流的層狀復(fù)合材料制備方法為包套軋制法和元素粉體法。例如:孔凡濤等人(200510009906.0)利用包套軋制法制得TiAl-Ti層狀復(fù)合板材;徐磊等人(200510046728.9)利用包套軋制法制得Ti-TiAl3層狀復(fù)合板材;陳玉勇等人(200710071714.1)利用元素粉體法制備TiAl復(fù)合板材等等。目前層狀復(fù)合材料的制備集中在金屬間化合物復(fù)合板材領(lǐng)域,關(guān)于TiAl/Ti3SiC2這一類(lèi)金屬陶瓷層狀復(fù)合材料的制備方法尚屬空白,本發(fā)明提出了一種采用預(yù)鋪粉體法制備TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用預(yù)鋪粉體法制備TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材的方法。本發(fā)明制備的由Ti3SiC2陶瓷層和TiAl基合金層交替疊層連接而成的層狀復(fù)合材料,并利用熱壓燒結(jié)達(dá)到良好的界面結(jié)合。
一種TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材,該TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材包括TiAl基合金層和Ti3SiC2陶瓷層。TiAl基合金層的成分為T(mén)i和Al,其中Ti的摩爾百分含量為50%~60%,Al的摩爾百分含量為40%~50%。Ti3SiC2陶瓷層的成分為T(mén)i、Si與C,其中Ti的摩爾百分含量為40%~60%,Si的摩爾百分含量為10%~20%,C的摩爾百分含量為30%~40%。
所述的TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材中TiAl基合金層和Ti3SiC2陶瓷層的疊放總層數(shù)不少于兩層。
所述的TiAl基合金層和Ti3SiC2陶瓷層為等厚或不等厚疊放。
一種TiAl/Ti3SiC2復(fù)合板材的制備方法,具體步驟如下:
(1)將Ti粉、Si粉、C粉按照上述比例混合并干燥,將干燥后的粉體置于模具中壓坯,得到Ti3SiC2陶瓷的原料素坯。
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