[发明专利]一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料

说明书

技术领域

本发明是一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料，属于复合材料领域。

背景技术

钛合金具有低密度，高比强度，与镍基高温合金相比，其密度低很多，因此是非常具有发展前途的轻质耐中高温结构材料。但是钛合金耐热温度比镍基高温合金低，在850℃以上容易被氧化，所以，生产一种内部为钛合金，外部为镍基高温合金的复合材料，则可以结合两种材料的优点，使得该材料制成的叶片具有总体质量轻，但是耐热温度很高的优点。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种轻质、高强、耐高温的一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料，其结合率为100％，且可以长期在900℃以上环境长期使用。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

(1)一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料由三层金属材料组成：上下两层镍基高温合金板(2)、(5)和中间的钛合金板(4)。镍基高温合金耐高温烧蚀，高温强度高，可以在高温下长期使用；钛合金层可以起到结构支撑作用，该复合材料具有轻质、耐高温和高强度的特点。钛合金的材料牌号为Ti-6Al-4V，其化学成分：铝：5.5％-6.75％，钒：3.5％-4.5％，余量为钛。镍基合金的材料牌号为K4169，其化学成分：铝：0.5％，锆：0.05％、钛：1.0％、锰：3.0％，铌：5.2％、铬：18.5％，镍52％，钼：3.0％，碳：0.05％，余量为铁。

(2)用砂轮和抛光机将三层金属板的表面抛光打磨至表面粗糙度Ra<6nm。

(3)将三层金属板依次放置于地基上，其顺序为下镍基高温合金板(2)、钛合金板(4)和上镍基高温合金板(5)，中间放间隙物(3)将各层支撑起来，并在最上层布放炸药(6)，上插雷管(7)，点燃雷管(7)，引爆炸药(6)产生爆轰波，推动各层依次撞击，使得三层金属板结合为复合金属板。

(4)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，优选适当的退火温度，将该复合金属板放入热处理炉中进行退火。

(5)将该金属复合材料轧平、轧薄、并进行第二次退火。

(6)将该金属复合板修边、校形、酸洗和抛光，即可制得一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料。

本发明有益效果：本发明最大的特点是三层夹心结构，解决了原来钛合金耐热差和镍基合金价格密度大的缺点，大大提高了复合材料的耐高温性能并减少重量，可用于发动机腔体的制造中，利于航空器发动机的减重和飞行速度的提高。

附图说明

图1是的镍基高温合金/钛合金复合材料结构示意图。

图2是用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料制备装置示意图。

具体实施方式

实施例1：

钛合金的材料牌号为Ti-6Al-4V，厚度为2mm，其化学成分：铝：5.5％-6.75％，钒：3.5％-4.5％，余量为钛。镍基合金的材料牌号为K4169，厚度为8mm，K4169化学成分：铝：0.5％，锆：0.05％、钛：1.0％、锰：3.0％，铌：5.2％、铬：18.5％，镍52％，钼：3.0％，碳：0.05％，余量为铁。炸药的装药高度为30mm，间隙均为5mm。

其中钛合金Ti-6Al-4V，具有优良的耐蚀性、小的密度、高的比强度及较好的韧性和焊接性等一系列优点。而镍基合金K4169的主要合金元素为镍，具有较高的强度、疲劳寿命、断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性能。

具体步骤：

(1)一种用于航空发动机的镍基高温合金/钛合金复合材料由三层金属材料组成：上下两层镍基高温合金板(2)、(5)和中间的钛合金板(4)。镍基高温合金耐高温烧蚀，高温强度高，可以在高温下长期使用；钛合金层可以起到结构支撑作用，具有轻质和比强度高的特点。

(2)用砂轮和抛光机将三层金属板的表面抛光打磨至表面粗糙度Ra<6nm。

(3)将三层金属板依次放置于地基上，其顺序为下镍基高温合金板(2)、钛合金板(4)和上镍基高温合金板(5)，中间放间隙物(3)将各层支撑起来，并在最上层布放炸药(6)，上插雷管(7)，点燃雷管(7)，引爆炸药(6)产生爆轰波，推动各层依次撞击，使得三层金属板结合为复合金属板。

(4)为了消除爆炸焊接时爆轰波对金属板冲击留下的应力，优选适当的退火温度，将该复合金属板放入热处理炉中进行退火。

(5)将该金属复合材料轧平、轧薄、并进行第二次退火。