[發明專利]一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710048307.2
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106583909A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王海燕
• 申請（專利權）人: 東莞市佳乾新材料科技有限公司
• 主分類號: B23K20/08
• 分類號: B23K20/08;B23K37/00;B23K103/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 連平

1.一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料，其特征在于：所述基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料包括鋁合金基層、鈦覆層和顆粒增強層，所述鋁合金基層與鈦覆層的厚度為2：1，所述鈦覆層為鈦合金TA18，厚度為0.65-1.36mm，所述鋁合金基層為鋁合金LY12，厚度為1.35-2.7mm，所述顆粒增強層包括硅、金剛石、碳化硅、氮化硅的一種或者一種以上的顆粒增強體。

2.根據權利要求1所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料，其特征在于：所述鋁合金基層與鈦覆層采用爆炸焊接的方式形成鈦鋁合金，所述顆粒增強體采用旋壓變形的方式滲透于鈦鋁合金形成顆粒增強層。

3.一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將冷軋鈦合金TA18板和鋁合金LY12板材作為爆炸焊接初始坯料，TA18板進行真空軟化退火，LY12板為退火態，對冷軋鈦合金TA18板進行機械打磨處理，對鋁合金LY12進行酸洗鈍化處理；

(2)將步驟(1)處理好的TA18和LY12板材進行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝銨混合炸藥，其組成為：硝酸銨質量百分比60-80％、TNT質量百分比3-10％、柴油質量百分比1-10％、余量為鋸末，炸藥的爆速為2000-4000m/s，藥高度為15-30mm，安裝間隙為1-4mm，間隙支撐物采用純鋁或者純鈦薄片制作；TA18在下，LY12在上，基礎炮臺為50-100mm厚的鋼板，放置在平坦地面，上鋪100-300mm厚細紗作為地基，在LY12上表面涂抹2-4mm厚的耐熱黃油作為保護層；

(3)將爆炸焊接好的鈦鋁復合板進行軟化退火、冷軋加工、熱處理強化、多輥矯平處理，得到鈦鋁復合材料；

(4)將步驟(3)制備的鈦鋁復合板材作為旋壓坯料的基體，硅、金剛石、碳化硅、氮化硅的一種或者一種以上作為顆粒增強體，將顆粒增強體制作形成芯膜，將旋壓坯料裝在芯摸上，采用熱旋壓開坯的方法得到基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料。

4.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(1)中，TA18板兩面包覆0.1-0.3mm厚的純鈦，延伸率＞45％，LY12板兩面包覆0.2-0.5mm厚純鋁，延伸率＞25％。

5.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，軟化退火的溫度為410-480℃，保溫時間3-10h。

6.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(3)中，冷軋加工率為10-20％，總共進行2-6道次，總加工率為40-60％，加工過程中進行退火處理，退火處理的溫度為410-480℃，保溫時間為3-10h。

7.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，旋壓坯料的塑性為5-8％，顆粒增強體的體積分數小于40％。

8.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，熱旋壓開坯的旋壓道次為5道次，進給速度為70-100mm/min，轉速70-90r/min，坯料外表面線速度19-21m/min；其中，第1道次的薄減率10-20％，變形區溫度為370-450℃，第2道次的薄減率15-25％，變形區溫度為370-410℃，第3道次的薄減率25-35％，變形區溫度為320-350℃，第4道次的薄減率20-30％，變形區溫度為310-340℃，第5道次的薄減率25-30％，變形區溫度為150-330℃。

9.根據權利要求3所述的一種基于旋壓變形的顆粒增強的鈦鋁復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟(4)中，熱旋壓開坯每旋壓道次之間進行在線退火處理，退火工藝為：將坯料加熱至450-500℃，自然冷卻至旋壓變形區溫度，開始下一道旋壓。