[发明专利]一种高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料及其制备方法，将TiAl4822预合金粉、石墨烯纳米片和钼进行湿法球磨混合，得到混合粉末；将混合粉末压制成坯料；经真空热压烧结得到钛铝合金复合材料。本发明采用机械球磨和真空热压烧结的方法完善钛铝合金的创新发展，工艺简单，效果显著。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料及其制备方法。

背景技术

TiAl基合金因其轻质高强、较高的室温比模量和比强度、良好的高温抗蠕变性能等优异的特点，对提高航空航天、车辆发动机的推重比和燃油效率具有重要作用，被广泛应用于航空航天和汽车工业。但TiAl基合金的室温塑形和耐磨性差、在800℃以上抗氧化性不足等成为其应用的瓶颈，如何提高这方面的性能备受广大研究者的重视。

TiAl4822合金为第二代TiAl合金，最早由美国空军材料研究所和GE公司共同完成，具有较高的室温塑性，先后被Howmet公司、GE公司和波音公司等应用在发动机低压涡轮6、7级叶片上，被认为最具工程开发价值的一种TiAl合金。由于其常处于高温度、高压力和高磨损的服役工况，如何提高其强度、耐磨性能和抗高温氧化性能是一个亟待解决的问题。

近年来，各国研究人员在TiAl基合金的成分设计以及组织控制等方面进行了一些研究，如：热处理、合金化、引入增强相等，使TiAl基合金的力学性能得到明显的提高。明星材料石墨烯纳米片(Graphene Nanoplates，GN)以超薄高强的特性能为复合材料的开发提供了原动力，也被认为是理想的增强体；另外，钼元素的添加，改变了合金材料的氧化机理，能显著增强合金材料的抗高温氧化性能。

为此，有必要针对上述问题，提出一种钛铝合金材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料及其制备方法，采用机械球磨和真空热压烧结的方法完善钛铝合金的创新发展，工艺简单，效果显著。

本发明采用以下技术方案：

一种高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料的制备方法，将TiAl4822预合金粉、石墨烯纳米片和钼进行湿法球磨混合，得到混合粉末；将混合粉末压制成坯料；经真空热压烧结得到钛铝合金复合材料。

具体的，按以下质量百分比计：TiAl4822预合金粉为99.0％、96.0％或95.0％，石墨烯纳米片为0％或1.0％，钼为0％或4.0％。

进一步的，TiAl4822预合金粉按质量百分数计，包括：0.013％的碳，0.067％的氧，0.003％的氮，0.01％的硅，0.051％铁，2.30％的铬，4.80％的铌，32.47％铝，余量为钛。

具体的，湿法球磨混合过程中，磨球和球磨罐均为氧化锆材质，使用的球料比为4:1，球磨时间为12h，转速为300r/min。

进一步的，磨球的直径为5mm，球磨罐直径为100mm。

进一步的，球磨罐内的真空度为10^-1Pa。

具体的，球磨混合后的粉末先放入真空干燥箱中，在65℃干燥12h。

具体的，将混合粉末装入模具中，在25MPa的压力下进行压制得到坯料。

具体的，烧结温度为1200℃，焙烧时间为60min，然后随炉冷却。

本发明的另一个技术方案是，所述方法制备的高强耐磨抗高温氧化钛铝合金材料。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：