專利名稱：Ti₅Si₃顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法
技術領域：
本發明涉及TiAl基復合材料板材的制備方法。
背景技術：
TiAl基合金因為其本身的性能特點而成為未來航天航空領域應用中首選的結構材料。具有比強度高，比剛度高，高溫抗氧化性能好的特點，但單純的TiAl基金屬化合物卻存在高溫強度不足的問題，而加入增強體后制備出復合材料可以有效地解決這一問題。TiAl基板材的制備是其使用的重要突破口之一，但因為TiAl合金具有室溫脆性及斷裂韌性低的特點導致板材的制備要求條件及其苛刻，而具有彌散增強體的TiAl基復合材料板材制備起來更加困難。Ti5Si3顆粒具有和TiAl基合金相匹配的熱膨脹系數，強度高，密度較低的特點，是 理想的增強體材料。目前，在Ti及TiAl基合金中已經有了比較廣泛地應用。現有的顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法是基于機械合金化和鑄造冶金兩種工藝，不僅制備過程復雜，需要諸多后續加工，而且增強體的分布不均勻。

發明內容
本發明是要解決現有的制備顆粒增強TiAl基復合材料板材的方法，制備過程復雜，需要諸多后續加工，及增強體的分布不均勻的技術問題，從而提供Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法。本發明的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法按以下步驟進行一、將Al-Si合金板材和純Ti板交替疊層置于真空熱壓燒結爐中，先將真空熱壓燒結爐抽真空至真空度為0. OlPa，然后升溫至300 500°C，并施加10 30MPa的壓力熱壓0. 5 2h，然后在300 500°C條件下在進行熱軋制，制備Al-Si/Ti多層復合板材；二、步驟一制得的多層復合板材置于真空熱壓燒結爐中，在500°C 700°C條件下熱處理5 30h，再在900 1200°C條件下熱處理5 40h，即得到Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材。本發明采用疊軋及熱處理法制備的打^“顆粒增強TiAl基復合材料板材，包括以下特點I、采用疊軋及熱處理法即可制備出Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材，因此制備方法簡單，無需諸多后續加工。2、通過熱處理時在制備TiAl板材的同時得到Ti5Si3增強體顆粒反應生成彌散細小分布的增強相，使組織更加均勻；3、原位自生的Ti5Si3顆粒增強體與基體界面結合良好，且彈性模量較高，有效地增強了 TiAl基體的力學性能；4.原位自生Ti5Si3增強TiAl基復合材料板材可以應用于較TiAl合金更高溫度的環境之中，發揮優良的高溫性能。


圖I是試驗一制備Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的掃描電鏡圖。
具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材 料板材的制備方法是按照以下步驟進行的一、將Al-Si合金板材和純Ti板交替疊層置于真空熱壓燒結爐中，先將真空熱壓燒結爐抽真空至真空度為0. OlPa，然后升溫至300 500°C，并施加10 30MPa的壓力熱壓0. 5 2h，然后在300 500°C條件下在進行熱軋制，制備Al-Si/Ti多層復合板材；二、步驟一制得的多層復合板材置于真空熱壓燒結爐中，在500°C 700°C條件下熱處理5 30h，再在900 1200°C條件下熱處理5 40h，即得到Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材。本實施方式采用疊軋及熱處理法制備的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材，包括以下特點I、采用疊軋及熱處理法即可制備出Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材，因此制備方法簡單，無需諸多后續加工。2、通過熱處理時在制備TiAl板材的同時得到Ti5Si3增強體顆粒反應生成彌散細小分布的增強相，使組織更加均勻；3、原位自生的Ti5Si3顆粒增強體與基體界面結合良好，且彈性模量較高，有效地增強了 TiAl基體的力學性能；4.原位自生Ti5Si3增強TiAl基復合材料板材可以應用于較TiAl合金更高溫度的環境之中，發揮優良的高溫性能。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中Al-Si合金與Ti板交替疊層的疊層數為2n+l層，n為小于200的正整數，最外層均為純Ti板。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中Al-Si合金與純Ti板的厚度均不超過1_。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟一在熱軋制過程中，每次壓下量為10% 30%。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟一溫度為500°C，施加壓力為30MPa。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟二多層復合板材在600°C條件下熱處理5 20h，再在1200°C條件下熱處理5 30h。其它與具體實施方式
一至五之一相同。通過以下試驗驗證本發明的效果試驗一本試驗的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材制備方法是按以下方法實現一、將100張厚度為Imm的Al_Si24合金板材和101張厚度為Imm的純Ti板交替疊層置于真空熱壓燒結爐中，先將真空熱壓燒結爐抽真空至真空度為0. OlPa，然后升溫至500°C，并施加30MPa的壓力熱壓2h，然后在500°C條件下進行熱軋制，每次壓下量為20%，制備Al-Si/Ti多層復合板材； 二、步驟一制得的多層復合板材置于熱壓燒結爐中，在600 V條件下熱處理20h，再在1200°C條件下熱處理30h，即得到Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材。本試驗一制備的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材只采用疊軋及熱處理法即可，說明制備方法簡單且無需諸多后續加工。 本試驗一制備的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的掃描電鏡圖如圖I所示，從圖I可以看出圖中白亮部分為Ti5Si3顆粒，灰色部分為TiAl基體，說明Ti5Si3顆粒彌散的分布于TiAl板材中，且分布均勻。
權利要求
1.Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法，其特征在于Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法是按以下步驟進行 一、將Al-Si合金板材和純Ti板交替疊層置于真空熱壓燒結爐中，先將真空熱壓燒結爐抽真空至真空度為0. OlPa，然后升溫至300 500°C，并施加10 30MPa的壓力熱壓0. 5 2h，然后在300 500°C條件下在進行熱軋制，制備Al-Si/Ti多層復合板材； 二、步驟一制得的多層復合板材置于真空熱壓燒結爐中，在500°C 700°C條件下熱處理5 30h，再在900 1200°C條件下熱處理5 40h，即得到Ti5Si3顆粒增強的TiAl基復合材料板材。
2.根據權利要求I所述的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法，其特征在于步驟一 Al-Si合金與純Ti板交替疊層的疊層數為2n+l層，n為小于200的正整數，最外層均為純Ti板。
3.根據權利要求I所述的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法，其特征在于步驟一中Al-Si合金與純Ti板的厚度均不超過1_。
4.根據權利要求I所述的Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法，其特征在于步驟一中在熱軋制過程中，每次壓下量為10% 30%。
全文摘要
Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材的制備方法，它涉及TiAl基復合材料板材的制備方法。本發明是要解決現有的制備顆粒增強TiAl基復合材料板材的方法，制備過程復雜，需要諸多后續加工，及增強體的分布不均勻的技術問題。本發明的制備方法按以下步驟進行將Al-Si合金板材與Ti板材交替疊層后通過軋制制備出多層復合板材，并通過熱處理制備Ti5Si3顆粒增強TiAl基復合材料板材。本發明制備的TiAl基復合材料板材組織均勻，增強體顆粒細小彌散，可作為結構材料用于航天航空領域。
文檔編號B22F7/04GK102744409SQ201210259740
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者崔喜平, 張 杰, 李愛斌, 耿林, 范國華, 逄錦程, 鄭鎮洙 申請人:哈爾濱工業大學