[發(fā)明專利]一種TiAl系層狀復(fù)合板材制備方法

有效

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• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN114700697B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐斌;朱雷;衛(wèi)貝貝;陳彪;李金山
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶三航新材料技術(shù)研究院有限公司;西北工業(yè)大學(xué)重慶科創(chuàng)中心
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K20/02;C22F1/02;C22F1/18;C21D9/00;C22C14/00;B32B15/01;B32B15/20;B32B37/06;B23K103/16
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 彭博

本發(fā)明提供了一種TiAl系層狀復(fù)合板材制備方法，包括以下步驟：先制備高溫TiAl合金薄板和高溫Tisubgt;2/subgt;AlNb合金薄板，再進(jìn)行表面處理后真空擴(kuò)散連接，然后放入包套組件內(nèi)進(jìn)行高溫軋制，多道次高溫軋制完成后，去除包套，打磨、清洗進(jìn)行熱處理，再根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行機(jī)械加工，獲得設(shè)計尺寸的層狀復(fù)合板材，本發(fā)明通過通過真空擴(kuò)散連接實(shí)現(xiàn)高溫TiAl合金薄板和Tisubgt;2/subgt;AlNb合金薄板的冶金連接，隨后采用高溫軋制實(shí)現(xiàn)層狀復(fù)合板材的制備，最后通過熱處理工藝實(shí)現(xiàn)薄板組織和反應(yīng)界面組織雙調(diào)控，實(shí)現(xiàn)工藝?組織?性能一體化，本發(fā)明中制備的TiAl系層狀復(fù)合板材整體性好，組織均勻性可控、致密度高，可在高馬赫數(shù)的航天飛行器的蒙皮及其它高溫板材結(jié)構(gòu)上使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于TiAl系復(fù)合板材制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種TiAl系層狀復(fù)合板材制備方法。

背景技術(shù)

TiAl系金屬間化合物具有高比強(qiáng)、高比剛、高比模和良好的抗氧化性能，同時其具有優(yōu)異的高溫性能，如高溫強(qiáng)度、高溫蠕變性能等特點(diǎn)。但是TiAl系金屬間化合物由于自身相結(jié)構(gòu)的特征，具有本征脆性，室溫塑性極低，約為1％～3％；同時其韌性也極低，因此如何提高TiAl系金屬間化合物的塑性和韌性直接影響著TiAl系金屬間化合物材料在高溫、復(fù)雜應(yīng)力場條件下的成功應(yīng)用。另外，TiAl系金屬間化合物材料在制備或加工過程中非常容易氧化，并且會生成其他金屬間化合物相，從而改變了材料的性質(zhì)并惡化其性能。

因此如何避免以上問題，并改善TiAl系金屬間化合物材料的塑性、韌性和強(qiáng)度是目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種TiAl系層狀復(fù)合板材制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種TiAl系層狀復(fù)合板材制備方法，包括以下步驟：

S1、備料，制備高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板；

S2、表面處理，將得到的高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板待連接表面采用磨床進(jìn)行精細(xì)打磨，打磨后對待連接表面進(jìn)行拋光處理，隨后將其浸入無水乙醇中超聲波清洗，然后備用；

S3、真空擴(kuò)散連接，將處理后的高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板交替裝配組合后放入預(yù)先準(zhǔn)備的石墨模具中，并放置真空擴(kuò)散焊機(jī)爐腔內(nèi)，關(guān)閉真空擴(kuò)散焊機(jī)機(jī)門，進(jìn)行抽真空操作，完成高溫TiAl合金薄板和高溫Ti₂AlNb合金薄板層狀復(fù)合材料的預(yù)制備；

S4、包套組件制備，包套組件包括上包套蓋和下包套蓋以及中間的包套環(huán)，上包套蓋和下包套蓋是尺寸和厚度相同的不銹鋼板，包套環(huán)位于上包套蓋和下包套蓋的中心，將包套環(huán)焊接到到下包套蓋上，形成包套組合體，并對上包套蓋的內(nèi)表面和下包套蓋的內(nèi)表面以及包套環(huán)的內(nèi)表面分別涂抹止焊劑。

S5、裝配，將5mm厚的耐火棉鋪展到涂抹有止焊劑的包套組件表面，將S3中制備的層狀復(fù)合材料裝入制作好的包套組合體中，并將上包套蓋焊接到包套組合體上，上包套蓋與包套組合體同軸，裝配時層狀復(fù)合材料的連接平面與上包套蓋平行，完成試樣的包套；

S6、高溫軋制，將S5中包套好的試樣裝入箱式爐中，隨爐勻速5℃/min升溫至1200℃，保溫10min～15min，將坯料從箱式爐中轉(zhuǎn)移到雙輥軋機(jī)上，進(jìn)行高溫軋制變形，軋制速度為5m/min，道次間下壓量控制在5％～10％，第一道次完成后將坯料轉(zhuǎn)移到箱式爐中進(jìn)行隨爐保溫，保溫溫度也為1200℃，保溫時間為10min～15min，然后再次重復(fù)軋制過程，直至獲得所需層狀復(fù)合板材的厚度即可；

S7、后處理，多道次高溫軋制完成后，通過機(jī)械加工去除包套，并對層狀復(fù)合板材的表面進(jìn)行打磨、清洗；