[发明专利]一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其特征在于：所述基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料包括铝合金基层、钛覆层和颗粒增强层，所述铝合金基层与钛覆层的厚度为2：1，所述钛覆层为钛合金TA18，厚度为0.65-1.36mm，所述铝合金基层为铝合金LY12，厚度为1.35-2.7mm，所述颗粒增强层包括硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上的颗粒增强体。

2.根据权利要求1所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料，其特征在于：所述铝合金基层与钛覆层采用爆炸焊接的方式形成钛铝合金，所述颗粒增强体采用旋压变形的方式渗透于钛铝合金形成颗粒增强层。

3.一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将冷轧钛合金TA18板和铝合金LY12板材作为爆炸焊接初始坯料，TA18板进行真空软化退火，LY12板为退火态，对冷轧钛合金TA18板进行机械打磨处理，对铝合金LY12进行酸洗钝化处理；

(2)将步骤(1)处理好的TA18和LY12板材进行爆炸焊接，所述爆炸焊接采用硝铵混合炸药，其组成为：硝酸铵质量百分比60-80％、TNT质量百分比3-10％、柴油质量百分比1-10％、余量为锯末，炸药的爆速为2000-4000m/s，药高度为15-30mm，安装间隙为1-4mm，间隙支撑物采用纯铝或者纯钛薄片制作；TA18在下，LY12在上，基础炮台为50-100mm厚的钢板，放置在平坦地面，上铺100-300mm厚细纱作为地基，在LY12上表面涂抹2-4mm厚的耐热黄油作为保护层；

(3)将爆炸焊接好的钛铝复合板进行软化退火、冷轧加工、热处理强化、多辊矫平处理，得到钛铝复合材料；

(4)将步骤(3)制备的钛铝复合板材作为旋压坯料的基体，硅、金刚石、碳化硅、氮化硅的一种或者一种以上作为颗粒增强体，将颗粒增强体制作形成芯膜，将旋压坯料装在芯摸上，采用热旋压开坯的方法得到基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，TA18板两面包覆0.1-0.3mm厚的纯钛，延伸率＞45％，LY12板两面包覆0.2-0.5mm厚纯铝，延伸率＞25％。

5.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，软化退火的温度为410-480℃，保温时间3-10h。

6.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，冷轧加工率为10-20％，总共进行2-6道次，总加工率为40-60％，加工过程中进行退火处理，退火处理的温度为410-480℃，保温时间为3-10h。

7.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，旋压坯料的塑性为5-8％，颗粒增强体的体积分数小于40％。

8.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，热旋压开坯的旋压道次为5道次，进给速度为70-100mm/min，转速70-90r/min，坯料外表面线速度19-21m/min；其中，第1道次的薄减率10-20％，变形区温度为370-450℃，第2道次的薄减率15-25％，变形区温度为370-410℃，第3道次的薄减率25-35％，变形区温度为320-350℃，第4道次的薄减率20-30％，变形区温度为310-340℃，第5道次的薄减率25-30％，变形区温度为150-330℃。

9.根据权利要求3所述的一种基于旋压变形的颗粒增强的钛铝复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，热旋压开坯每旋压道次之间进行在线退火处理，退火工艺为：将坯料加热至450-500℃，自然冷却至旋压变形区温度，开始下一道旋压。