[發(fā)明專利]Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法及其模具在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011242862.7 | 申請日： | 2020-11-10 |
| 公開（公告）號： | CN112439804A | 公開（公告）日： | 2021-03-05 |
| 發(fā)明（設計）人： | 原梅妮;魏澤源;鄭麗榮;王凱;苗雨中;梁廣;馬健 | 申請（專利權(quán)）人： | 中北大學 |
| 主分類號： | B21C37/02 | 分類號： | B21C37/02;B21J5/00;B21J5/02;C22F1/04;C22F1/18;B32B37/06;B32B37/10;B32B38/00;B32B38/16 |
| 代理公司： | 太原科衛(wèi)專利事務所(普通合伙) 14100 | 代理人： | 朱源 |
| 地址： | 030051 山*** | 國省代碼： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | ti al 金屬 化合物 復合板 制備 方法 及其 模具 | ||
本發(fā)明涉及疊層復合板的制備方法，具體為Ti?Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法及其模具。為了解決現(xiàn)有的Ti?Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法在制備被當作裝甲防護材料用的大尺寸的Ti?Al金屬間化合物疊層復合板時存在上述缺陷的問題，提供了一種新型的Ti?Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法及其模具。本發(fā)明首先將交替疊層好的Ti板/Al板放置于模具中，隨后將裝有Ti/Al疊層板的模具放入電阻爐中進行非真空熱處理，使Ti/Al板間發(fā)生擴散反應；然后將裝有Ti/Al疊層板的模具從電熱爐中取出，迅速放置于金屬擠壓液壓機中進行鍛壓，最終獲得大尺寸的Ti?Al金屬間化合物疊層復合板。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及疊層復合板的制備方法，具體為Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法及其模具。
背景技術(shù)
隨著航空航天及反裝甲武器的快速發(fā)展，為保障人員和設備免受外界彈體和破片的傷害，對裝甲防護材料的性能提出了越來越高的要求。目前應用較為廣泛的裝甲防護材料主要有金屬、陶瓷、玻璃鋼、芳綸復合材料等。金屬裝甲材料密度較大，硬度較低，已不滿足新型裝甲輕量化的要求；陶瓷材料密度低硬度高具有很好的彈道防護性能，但脆性大，無法承受連續(xù)打擊；芳綸纖維有很高的抗拉強度，但在戶外長期使用易老化，造成整體防護能力下降。近年來Ti-Al金屬間化合物疊層復合材料因其具有高比強度、高斷裂韌性、低密度等特點引起了人們的高度重視，其獨特的疊層結(jié)構(gòu)使其具有強大的吸收沖擊力的能力，是一種性能優(yōu)異的新型裝甲防護材料，因此如何制備Ti-Al疊層板成為本領(lǐng)域人員研究的一個熱點。現(xiàn)有的Ti-Al疊層板的制備方法中（如專利號為201810561864.9）使用的設備多為真空熱壓燒結(jié)爐，考慮到對真空度的高要求以及成本的問題，真空熱壓燒結(jié)爐的尺寸一般都很小（真空熱壓燒結(jié)爐的尺寸小于等于10*10cm2），即使能制作大尺寸的真空熱壓燒結(jié)爐，一般情況下也因為大尺寸的真空熱壓燒結(jié)爐的成本過高而放棄使用，因而用該種制備方法只能制備小尺寸的Ti-Al金屬間化合物疊層復合板。而作為裝甲防護材料，經(jīng)常會用到大尺寸（大尺寸Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的尺寸大于10*10cm2）的Ti-Al金屬間化合物疊層復合板以盡量避免焊接等拼接工藝，使其作為裝甲防護材料是能起到更好的防護作用，因而如何制作大尺寸的Ti-Al金屬間化合物疊層復合板成為本領(lǐng)域的技術(shù)人員急需解決的一個重要的技術(shù)難題。
對此，國內(nèi)外也有可以制備大尺寸的Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的方法，主要有爆炸焊接法、熱軋制法等。其中爆炸焊接法是利用炸藥爆炸時產(chǎn)生的高動能驅(qū)動疊層材料高速碰撞，破壞金屬板表層的氧化膜，從而使金屬表面形成具有塑性變形、熔化、擴散以及波形特征的焊接過渡區(qū)，從而實現(xiàn)高強度結(jié)合的一種金屬焊接技術(shù)，這種制備方法具有工藝簡單、成本低、產(chǎn)品尺寸不受限制等優(yōu)點，但是制備過程容易受到環(huán)境影響，實驗場地限制較大。軋制法是指將異種金屬疊層組坯后放入軋機輥縫中進行多次軋制，使金屬發(fā)生塑性變形，在軋制力和溫度的共同作用下，鈦/鋁金屬原子在金屬界面相互擴散從而實現(xiàn)結(jié)合，但由于鈦/鋁異種金屬的力學性能存在大的差異的影響，軋制后的板材可能具有翹曲、邊裂等問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決大尺寸的Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的現(xiàn)有制備方法存在上述缺陷的問題，提供了一種Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的新的制備方法。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：Ti-Al金屬間化合物疊層復合板的制備方法，依次由如下步驟實現(xiàn)：
1）清洗原料板：首先用砂紙將Ti板和Al板表面打磨平整，再用酒精分別對Ti板和Al板進行清洗，最后將清洗后的Ti板和Al板烘干；
2）疊層：將清洗、烘干后的Ti板和Al板依次交替疊層，且保證最外層均為Ti板，從而形成疊層板；
3）非真空熱處理：將疊層板放入加熱爐中，升高爐溫至540-1100 ℃，保溫30 min-5 h；
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