[發明專利]一種Ti2

有效

• 申請號: 202110454116.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113182521B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 柳培;侯博;謝敬佩;王愛琴;劉坤定;王文焱;馬竇琴;毛志平;萇清華;陳艷芳
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B22F3/23
• 分類號: B22F3/23;B22F3/14;B22F3/18;B22F1/068;B22F1/12
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 郭佳效

本發明屬于鈦鋁復合材料領域，具體涉及一種Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料及其制備方法。該Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料中，多個片狀TiAl單元之間復合有Tisubgt;2/subgt;AlC層；所述片狀TiAl單元的厚度為微米級，所述Tisubgt;2/subgt;AlC層的厚度為納米級。本發明的仿生微納疊層復合材料，以微米級TiAl層為“磚石”，以納米級Tisubgt;2/subgt;AlC層為“黏泥”，形成“磚砌式”微納疊層結構；這種疊層結構能夠通過多尺度下對裂紋偏轉、鈍化和橋接，有利于同時提高Tisubgt;2/subgt;AlC/TiAl復合材料的強度和塑韌性。

技術領域

本發明屬于鈦鋁復合材料領域，具體涉及一種Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料及其制備方法。

背景技術

TiAl合金具有輕質、高比強、良好的高溫抗氧化性和蠕變抗力等系列優異特性，是使用溫度600℃以上較理想的高溫輕質結構材料，在“克克計較”的航空航天材料領域展現出令人矚目的發展前景，是航空航天發動機高壓壓氣機及低壓渦輪葉片的潛在首選材料。然而，TiAl合金的室溫拉伸塑性低(﹤2％)等缺點制約了其更廣泛應用。

為了彌補TiAl合金的缺點，復合化技術被引入到TiAl合金研究領域。在眾多適用于TiAl合金的增強相中，Ti₂AlC是一種三元層狀陶瓷，其密度和熱膨脹系數與TiAl的相當，且兼具金屬和陶瓷的優點：具有類似金屬的可機械加工性(室溫下有位錯可以開動)，也具有類似陶瓷的高彈性模量和熱穩定性。因此，向TiAl合金中引入“柔性陶瓷”Ti₂AlC有望在保持TiAl合金低密度等優勢的基礎上，改善TiAl合金的室溫塑性并進一步提高其強度。從而成為新一代先進高溫結構材料應用于航空發動機領域，具有重要的工程應用前景。

目前關于Ti₂AlC/TiAl復合材料的制備多通過原位反應或者時效析出使Ti₂AlC顆粒彌散分布在TiAl基體中。力學性能測試結果表明Ti₂AlC的引入對TiAl基體的室溫強度、高溫強度和高溫塑韌性均有明顯的提升作用，但是Ti₂AlC/TiAl復合材料的室溫塑韌性提升并不盡如人意，甚至隨著Ti₂AlC含量的增加還會降低TiAl的室溫拉伸塑性。這表明彌散分布Ti₂AlC/TiAl復合材料中Ti₂AlC的室溫塑韌化效果遠未達到預期的水平。這一瓶頸性問題極大地制約了Ti₂AlC/TiAl復合材料的進一步發展和應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料，同時具有較高的強度和塑韌性。

本發明的第二個目的在于提供上述Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料的制備方法。

為實現上述目的，本發明的Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料的技術方案是：

一種Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料，多個片狀TiAl單元之間復合有Ti₂AlC層；所述片狀TiAl單元的厚度為微米級，所述Ti₂AlC層的厚度為納米級。

微米級指尺寸為0.1～100μm，納米級指尺寸為0.1～100nm。

本發明的Ti₂AlC/TiAl仿生微納疊層復合材料，以微米級TiAl層為“磚石”，以納米級Ti₂AlC層為“黏泥”，形成“磚砌式”微納疊層結構；這種疊層結構能夠通過多尺度下對裂紋偏轉、鈍化和橋接，有利于同時提高Ti₂AlC/TiAl復合材料的強度和塑韌性。