[发明专利]耐高温TiAl多孔复合材料的微波液相烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种TiAl复合材料制备方法。

背景技术

TiAl金属间化合物金属键和共价键共存，兼有金属与陶瓷的性能，如高熔点、低 密度、高弹性模量、良好的高温强度(700～900℃)、良好的阻燃能力、良好的抗强酸、 强碱、氯离子、盐雾等腐蚀性能，是一种具有应用前景的新型轻质耐高温结构材料，可 广泛应用于高温隔热、化工、过滤、催化等工业领域。

目前，TiAl合金多孔复合材料的制备主要是采用反应合成法制备。这类文献可以 参考专利号为ZL200610010428.X的中国发明专利《一种细晶TiAl金属间化合物材料的 制备方法》(授权公告号为CN100427622C)；还可以参考专利号为ZL200910042955.2的 中国发明专利《一种TiAl金属间化合物多孔隔热材料的制备方法》。但是，反应合成法 制备的TiAl多孔复合材料，孔隙率低，导热系数高，使其难以真正应用于隔热、过滤 等领域。

此外，也有文献报道采用磁控溅射或喷涂的方法在合金基体表面形成TiAl多孔材 料，但是，这些方法只能在局部或表面制备出多孔TiAl，同时孔结构无法调控，制备成 本高，不适合工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种力学性能优异且耐 高温TiAl多孔复合材料的微波液相烧结方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种耐高温TiAl多孔复合材料的 微波液相烧结方法，其特征在于包括如下步骤：

一种耐高温TiAl多孔复合材料的微波液相烧结方法，其特征在于包括如下步骤：

①配粉：将钛粉、铝粉、SiC颗粒按比例配料，所述钛粉的重量分数为64％～70％， 铝粉的重量分数为30％～36％，SiC颗粒的重量分数为钛粉和铝粉重量之和的10％～50％；

②混粉：将造孔剂加入配制好的TiAl粉体后，放入球磨机中进行混粉，所述造孔 剂为TiAl粉体重量的2％～80％，所述粉体TiAl粉体重量为钛粉、铝粉的总量之和；

③压坯：将混粉后的粉料加入聚醋酸乙烯酯作为增塑剂，聚醋酸乙烯酯添加量为 TiAl粉体重量的3％～10％，采用模压成压坯；

④脱除增塑剂：在马弗炉中加热脱除增塑剂；

⑤微波烧结：将所得脱除增塑剂的压坯用Al₂O₃砂覆盖后，抽真空，通入氩气，进 行微波烧结。

作为优选，步骤①中所述钛粉的粒径为5～50μm，所述铝粉的粒径为10～100μm， 所述SiC颗粒的粒径为5～10μm。

作为优选，步骤②中所述的造孔剂包括硬脂酸或聚乙二醇中的至少一种和碳酸氢 铵、碳酸铵或氢化钛中的至少一种，并且，硬脂酸或聚乙二醇为TiAl粉体重量1％～20％， 碳酸氢铵、碳酸铵或氢化钛为TiAl粉体重量的1％～60％。

作为优选，步骤②中所述的造孔剂粒径为10～200μm。

作为优选，步骤②中所述的球磨条件如下：球磨机转速为20～100转/分，球磨的时 间为1～5小时，球料比为5:1～10:1；

作为优选，步骤③中所述模压压力为200～500MPa。

作为优选，步骤④中脱除增塑剂条件如下：按照速率8～10℃/min加热至550℃～600 ℃，保温1～2h，随炉冷却至室温。

作为优选，步骤⑤中微波烧结条件如下：输出功率为500～1000W，升温速率为5～20 ℃/min，烧结温度为900～1350℃，烧结时间为0.1～1小时，随炉冷却后即获得TiAl多孔 复合材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：TiAl基复合材料加入SiC颗粒，SiC颗粒吸 收了大量微波而被加热，有助于加快烧结进程，节省能源。通过加入复合造孔剂和增塑 剂，可以增强TiAl基复合材料生坯体的成形工艺性能，从而防止本质脆性的TiAl金属 间化合物制坯过程中溃散。利用TiAl基复合材料微波液相烧结时的毛细管现象和扩散 行为，保证了TiAl合金基体与增强相(如Ti₅Si₃等)之间的界面润湿性和结合强度，这样 就可以保证块体材料高孔隙率的同时具有足够的结构强度。制备的多孔复合材料具有孔 隙率可调、力学性能优异、抗腐蚀性能和耐高温使用强等特点，可适应特殊环境的隔热、 过滤、化工、催化等领域应用。

附图说明