[發明專利]一種周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材及其制備方法

有效

• 申請號: 201910207904.4
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109878170B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 艾桃桃;劉芳;董洪峰;李文虎;袁新強;鄧志峰;董金虎
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B32B7/08;B32B3/22;B22F7/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材，其特征在于，包括依次層疊排列的TiAl基合金層和錯位通孔鈦合金層；所述錯位通孔鈦合金層中設置有貫通結構，所述貫通結構的兩個開口分別位于鈦合金層的上下表面，所述貫通結構的錯位開口位置處于相鄰鈦合金層中每四個通孔所構成的四邊形的中心位置，所述貫通結構中填充有TiAl基合金，所述鈦合金層相鄰兩側的TiAl基合金層通過貫通結構中的TiAl基合金連接，所述TiAl基合金層和鈦合金層之間、貫通結構中的TiAl基合金和鈦合金之間通過Ti₃Al界面層連接；所述TiAl基合金的成分均勻；

所述周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材的具體制備方法如下：

(1)將Φ50mm、厚度為0.3mm的TC4鈦合金Ti-6Al-4V薄板孔分布設計結構，采用鉆孔機進行打孔，形成長為1～5mm、寬為0.2～1mm的圓孔貫通結構，貫通結構之間間隔為3.5～7.5mm，然后用10wt％HF溶液酸洗去除表面氧化膜，再用蒸餾水清洗，隨后用丙酮沖洗，在真空度0.05Pa，溫度30℃下進行真空干燥處理30min；

(2)按照52Ti-48Alat％稱量粉體，用球磨機濕法球磨，球料比4:1，轉速350r/min，球磨40min，球磨助劑為帶正電荷的十六烷基三甲基溴化銨活性劑和酒精溶液，混合前用超聲波攪拌，頻率為40kHz，混合完畢后真空干燥，真空度為0.1Pa，干燥的溫度為30℃，干燥的時間為50min，然后過200目篩備用；

(3)將處理好的鈦合金薄板與52Ti-48Alat％混合粉逐層堆疊在石墨模具內，堆疊過程保證形成錯位層疊方式，即每層貫通結構的錯位開口位置正好處于相鄰鈦合金層中每四個通孔所構成的四邊形的中心位置，設計了9層鈦合金箔，采用放電等離子燒結系統進行樣品制備，燒結工藝為：以50℃/min的升溫速率從室溫升至900℃，隨后125℃/min的升溫速率升溫至1150℃，最后在1150℃保溫10min，成形壓力為2.5t，隨爐自然冷卻即得周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材，樣品總厚度控制在6mm。

2.權利要求1所述周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材的制備方法，其特征在于，為以下步驟：

(1)將Φ50mm、厚度為0.3mm的TC4鈦合金Ti-6Al-4V薄板孔分布設計結構，采用鉆孔機進行打孔，形成長為1～5mm、寬為0.2～1mm的圓孔貫通結構，貫通結構之間間隔為3.5～7.5mm，然后用10wt％HF溶液酸洗去除表面氧化膜，再用蒸餾水清洗，隨后用丙酮沖洗，在真空度0.05Pa，溫度30℃下進行真空干燥處理30min；

(2)按照52Ti-48Alat％稱量粉體，用球磨機濕法球磨，球料比4:1，轉速350r/min，球磨40min，球磨助劑為帶正電荷的十六烷基三甲基溴化銨活性劑和酒精溶液，混合前用超聲波攪拌，頻率為40kHz，混合完畢后真空干燥，真空度為0.1Pa，干燥的溫度為30℃，干燥的時間為50min，然后過200目篩備用；

(3)將處理好的鈦合金薄板與52Ti-48Alat％混合粉逐層堆疊在石墨模具內，堆疊過程保證形成錯位層疊方式，即每層貫通結構的錯位開口位置正好處于相鄰鈦合金層中每四個通孔所構成的四邊形的中心位置，設計了9層鈦合金箔，采用放電等離子燒結系統進行樣品制備，燒結工藝為：以50℃/min的升溫速率從室溫升至900℃，隨后125℃/min的升溫速率升溫至1150℃，最后在1150℃保溫10min，成形壓力為2.5t，隨爐自然冷卻即得周期性錯位通孔鈦合金層強韌化TiAl基合金板材，樣品總厚度控制在6mm。