[發明專利]一種顆粒增強金屬復合材料

有效

• 申請號: 201810154312.6
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108465818B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 呂崇新
• 申請（專利權）人: 北京機電工程總體設計部;王濤;李瑞寬
• 主分類號: B22F7/02
• 分類號: B22F7/02
• 代理公司: 44251 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳世洪

本發明提供了一種顆粒增強金屬復合材料，其特征在于：所述顆粒增強金屬復合材料自下而上依次包括：第一顆粒增強鈦合金層、第二顆粒增強鈦合金層以及顆粒增強鋁合金層，其中，所述顆粒增強金屬復合材料是由如下方法制備：提供第一顆粒增強鈦合金板、第二顆粒增強鈦合金板以及顆粒增強鋁合金板；層疊所述第一顆粒增強鈦合金板、第二顆粒增強鈦合金板以及顆粒增強鋁合金板，得到第一層疊體；對所述第一層疊體進行熱壓，得到第二層疊體，其中，所述熱壓的工藝：熱壓溫度為500?550℃，壓力為20?25MPa，熱壓時間為40?60min；對所述第二層疊體進行熱軋，其中，軋制溫度為350?400℃。

技術領域

本發明涉層狀材料領域，特別涉及一種顆粒增強金屬復合材料。

背景技術

TiAl基合金是一種新型輕質耐熱結構材料，比重不到鎳基合金的50％，具有輕質、高強、耐蝕、耐磨、耐高溫等優點，并具有優異的常溫和高溫性能，成為全世界范圍內航空、航天和軍事領域研究和應用的重點材料。經過幾十年的努力，目前TiAl基合金已經進入實用化發展階段。其中，對TiAl基合金板材的需求最為迫切。TiAl基合金的鑄件和鍛件主要應用于航空航天發動機的機匣和葉片等部件；而TiAl基合金板材除了有望在航天和軍事領域大量地直接用作結構材料外，還可以用作超塑性成型的預成形材料，制備航空和航天發動機的零部件以及超高速飛行器的翼和殼體等。然而眾所周知的是，鈦合金板材加工困難，直接軋制TiAl材料很難得到尺寸和力學性能都符合要求的成品。

為了解決上述問題，現有技術提出了通過在Al中加入SiC顆粒來增加Al金屬的屈服強度，然后將顆粒增強的鋁與Ti進行熱軋復合，形成復合板材的技術方案。但是上述技術方案至少仍然存在以下問題：1、使用熱擠壓方法去除顆粒增強鋁中的氧化膜，這種方法需要專用機械設備，對于工業生產而言，這種設備過于昂貴，并不實用；2、雖然通過在Al中加入SiC，提高了Al的屈服強度，但是顆粒增強鋁板材的屈服強度與Ti金屬的屈服強度還是存在一定差距，不能完全解決熱軋過程中的一系列問題。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種顆粒增強金屬復合材料，從而克服現有技術的缺點。

為實現上述目的，本發明提供了一種顆粒增強金屬復合材料，其特征在于：所述顆粒增強金屬復合材料自下而上依次包括：第一顆粒增強鈦合金層、第二顆粒增強鈦合金層以及顆粒增強鋁合金層，其中，所述顆粒增強金屬復合材料是由如下方法制備：提供第一顆粒增強鈦合金板、第二顆粒增強鈦合金板以及顆粒增強鋁合金板；層疊所述第一顆粒增強鈦合金板、第二顆粒增強鈦合金板以及顆粒增強鋁合金板，得到第一層疊體；對所述第一層疊體進行熱壓，得到第二層疊體，其中，所述熱壓的工藝：熱壓溫度為500-550℃，壓力為20-25MPa，熱壓時間為40-60min；對所述第二層疊體進行熱軋，其中，軋制溫度為350-400℃。

優選地，上述技術方案中，所述第一顆粒增強鈦合金層是由如下方法制備的：提供鈦合金粉末和WC粉末，其中，以體積百分比計，所述WC粉末占6-10％；利用球磨機對所述鈦合金粉末和WC粉末進行第一球磨，得到第一混合粉末；對所述第一混合粉末進行第一真空熱壓燒結，得到第一顆粒增強鈦合金錠；對所述第一顆粒增強鈦合金錠進行第一還原熱處理，得到第二顆粒增強鈦合金錠；對所述第二顆粒增強鈦合金錠進行線切割，得到第一顆粒增強鈦合金板。

優選地，上述技術方案中，所述第一球磨工藝為：球磨機轉速為800-1000r/min，球磨時間為3-4h；所述第一真空熱壓燒結工藝為：燒結氣壓0.01-0.05Pa，燒結溫度為1100-1300℃，燒結壓力為70-120MPa，燒結時間為30-80min。

優選地，上述技術方案中，所述還原熱處理的工藝為：熱處理氣氛為氫氣，熱處理溫度為500-600℃，熱處理時間為2-3h。