[发明专利]一种具有优异室温塑性的Ti2

说明书

一种具有优异室温塑性的Tisubgt;2/subgt;AlNb基复合材料的制备方法，涉及一种Tisubgt;2/subgt;AlNb基复合材料的制备方法。本发明是要解决非连续增强钛基复合材料的增强效果差和室温脆性大，且传统的熔炼技术存在偏析严重、组织均匀性差的技术问题。本发明采用低能球磨方法，使TiBsubgt;2/subgt;粉末均匀地粘附在Tisubgt;2/subgt;AlNb预合金粉末颗粒的表面上，选择合理的球磨参数使Tisubgt;2/subgt;AlNb粉末在混粉过程中保持较好的球形度；然后在热压烧结过程中，原位自生反应促使TiBw生长在球形基体合金的表面附近，这样不仅可以限制晶粒的进一步长大，同时可以获得均匀的网状结构，烧结过程中网状结构能抑制晶粒的长大，获得具有优异室温性能的Tisubgt;2/subgt;AlNb基复合材料。

技术领域

本发明涉及一种Ti₂AlNb基复合材料的制备方法。

背景技术

新一代的飞行器对发动机的推重比提出了更高的要求，同时应满足长时间高温环境服役的要求，而Ti₂AlNb合金具有优异的高温性能、较高的比强度和良好的室温塑性，主要应用于航空航天飞行器发动机上的高温零部件。但作为一种金属间化合物，Ti₂AlNb合金的塑性无法满足新一代飞行器的要求，这也限制了Ti₂AlNb合金在航空航天以及汽车发动机领域的广泛应用。为进一步提高Ti₂AlNb合金的室温性能，可以利用陶瓷材料的高强度和高刚度的特性，通过原位自生或外加的方法在基体合金中引入陶瓷增强相，获得具有优异性能的Ti₂AlNb基复合材料。

非连续增强金属基复合材料相比于基体合金具有更高的比强度、比刚度和更高的耐热极限等优势。日本学者Emura等人率先在Ti₂AlNb合金中引入原位自生硼化物增强相，制备出了非连续增强Ti₂AlNb基复合材料。增强相起到了非常好的强化效果，显著提高了Ti₂AlNb基复合材料的高温力学性能；用硼化物增强Ti₂AlNb基复合材料的研究过程中，美国学者Cowen等人发现减小增强相的尺寸和提高材料的致密度是提高复合材料综合力学性能的关键。但是根据以往的研究，在Ti₂AlNb合金中引入高强度的增强相，强度可以得到大幅度升高，而塑性大幅下降。

传统熔炼法制备的Ti₂AlNb合金，由于Ti、Al、Nb熔沸点的差异较大，Al元素的沸点远低于Nb元素的熔点，熔炼铸造过程中Ti₂AlNb基合金中出现Al元素严重挥发(挥发烧损的质量分数达到了5％～10％)和Nb元素严重偏析的现象，导致最终合金成分的准确性、组织的均匀性以及合金铸锭的致密度等指标都难以得到保证。相对于传统熔炼法，粉末冶金法可以获得均匀的显微组织，无偏析现象。

发明内容

本发明是要解决非连续增强钛基复合材料的增强效果差和室温脆性大，且传统的熔炼技术存在偏析严重、组织均匀性差的技术问题，而提供一种具有优异室温塑性的Ti₂AlNb基复合材料的制备方法。

本发明的具有优异室温塑性的Ti₂AlNb基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：

以TiB₂颗粒粉末作为增强相，以Ti₂AlNb预合金粉末作为基体合金，将TiB₂颗粒粉末与Ti₂AlNb预合金粉末一起倒入球磨罐中进行球磨混合，球磨完成后将混合粉末封装在石墨模具中，然后将石墨模具放入真空热压烧结炉中，进行抽真空以避免与空气接触造成粉末氧化污染，在烧结温度为1250℃～1330℃和烧结压力为30MPa～45MPa的条件下烧结1h～5h，烧结完成后随炉冷却，得到TiBw/Ti₂AlNb基复合材料；