[发明专利]TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

原位自生钛基复合材料具有较高的比强度，比刚度，抗腐蚀以及各项同性等一系列优异的性能，在航空航天、汽车工业等领域有非常广阔的应用前景。近几年，国内外关于原位自生钛基复合材料方面的关键研究问题，逐渐从材料设计问题转变到材料成形、性能提高及应用等问题上来。板材轧制是作为材料成形的手段提高自生钛基复合材料性能扩大其应用领域的重要途径。现有的原位自生钛基复合材料板材(TiC/Ti-6Al-4V复合材料板材)工艺复杂，工艺复杂的板材制备方法必然提高钛基复合材料板材制备成本，这在一定程度上限制了其规模化应用。

发明内容

本发明是为了解决现有TiC/Ti-6Al-4V复合材料板材工艺复杂，成本较高的技术问题，提供了一种TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法。

TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法如下：

一、按TiC颗粒增强Ti-6Al-4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3％～30％、Ti-6Al-4V体积百分比为70％～97％计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；

二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；

三、将方形坯料放入加热炉中加热到900℃～1150℃并保温0.2～2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为200T～800T、轧制温度为900℃～1150℃、轧制速度为0.1m/s～3m/s、道次变形量为10％～40％，方形坯料经1道次轧制后，然后再在900℃～1150℃保温5分钟～70分钟；

四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料3～10道次，轧制总变形量为40％～98％，然后在500℃～700℃保温1h～6h，随炉冷却至室温，得到1～4mm厚TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材。

本发明制备的TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材不仅制备工艺简单，成本低，而且力学性能优异，室温强度可达1289MPa，室温延伸率为5％～10％，600℃强度可达602MPa，600℃延伸率为13％～26％。

附图说明

图1是实验二制备的TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的显微组织形貌图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材的方法如下：

一、按TiC颗粒增强Ti-6Al-4V复合材料板材中TiC颗粒的体积百分比为3％～30％、Ti-6Al-4V体积百分比为70％～97％计算并分别称取海绵钛、石墨粉、纯铝及Al-V中间合金，然后将石墨粉与海绵钛压制成预制块；

二、将步骤一得到的预制块、纯铝和Al-V中间合金加入到真空水冷铜坩埚感应熔炼炉中熔炼，然后随炉冷却，得到铸锭，再在铸锭上切取方形坯料；

三、将方形坯料放入加热炉中加热到900℃～1150℃并保温0.2～2小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制，轧制压力为200T～800T、轧制温度为900℃～1150℃、轧制速度为0.1m/s～3m/s、道次变形量为10％～40％，方形坯料经1道次轧制后，然后再在900℃～1150℃保温5分钟～70分钟；

四、按照步骤三的步骤轧制方形坯料3～10道次，轧制总变形量为40％～98％，然后在500℃～700℃保温1h～6h，随炉冷却至室温，得到1～4mm厚TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材。

本实施方式制备的TiC增强Ti-6Al-4V复合材料板材不仅制备工艺简单，成本低，而且力学性能优异，室温强度可达1289MPa，室温延伸率为5％～10％，600℃强度可达602MPa，600℃延伸率为13％～26％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为4％～25％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述TiC颗粒的体积百分比为5％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤三中将方形坯料放入加热炉中加热到1000℃并保温1小时后，将方形坯料放到热轧机上进行轧制。其它与具体实施方式一相同。