專利名稱：網(wǎng)狀Ti₅Si₃加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TiAl基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
TiAl合金是航空、航天飛行器理想的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，但是，難于變形加工和 800°C以上抗氧化性不足等缺陷嚴(yán)重阻礙了此類材料的實際應(yīng)用。通常，Ti5Si3、TiC增強 TiAl基復(fù)合材料的制備方法多是基于機械合金化和鑄造冶金兩種工藝，不僅材料缺陷較 多，還需要諸多后續(xù)加工。此外，所得到的Ti5Sijf強體多是均勻分布于TiAl基材料中，抗 氧化性存在不足，作為在800-100(TC使用的輕質(zhì)高強耐熱高溫結(jié)構(gòu)材料，還存在一定差距， 并且所制得的材料致密度較差，需要后期加工，工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)出一種網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法，要解 決TiAl合金800°C以上抗氧化性不足和制備高致密度TiAl合金工藝復(fù)雜的問題，而提供的 一種網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法按照以下步驟進 行一、將粒度為60 120 μ m的球狀純鈦顆粒和粒度為1 10 μ m的SiC顆粒進行機械混 粉，混粉時間10 20小時，球料質(zhì)量比為3 1 10 1，得到混合均勻的Ti和SiC的混合 粉，其中純鈦顆粒占成品合金總質(zhì)量67. 5 68. 2%，SiC顆粒占成品合金總質(zhì)量的3. 1 6. 4% ；二、將步驟一所制的混合粉放入石墨模具中形成松裝多孔預(yù)制體，再在預(yù)制體上放 一塊占成品合金總質(zhì)量25. 4 29. 4%的塊狀純鋁，再一起裝入真空熱壓燒結(jié)爐中，抽真空 至0. 001 0. IMPa后，加熱到700 900°C，保溫30 60分鐘，再加壓到20 40MPa，使 鋁熔液充分滲入到多孔預(yù)制體中；三、改變真空熱壓燒結(jié)爐控制條件，使反應(yīng)進一步進行， 條件為溫度1200 1400°C，時間0. 5小時 2小時，即得到成品網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增 強TiAl基復(fù)合材料。本發(fā)明采用反應(yīng)壓力浸滲技術(shù)，通過熱壓作用使熔化后的純鋁浸滲到混合好的鈦 和碳化硅的多孔預(yù)制體中的孔隙內(nèi)，并同時發(fā)生反應(yīng)生成網(wǎng)狀增強體Ti5Si3、彌散分布增強 體TiC和基體TiAl合金。本發(fā)明提高了 TiAl合金的抗氧化性，經(jīng)檢驗成品材料經(jīng)900°C空 氣爐氧化100小時試樣增重量比純TiAl少了一個數(shù)量級，大大滿足了 900°C高溫實用化的 需要，同時還有效提高了材料致密度(96%以上)、獲得結(jié)構(gòu)均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(如附圖1所 示)且工藝簡單易于推廣。


圖1是網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料電子顯微鏡照片
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的 任意組合。
具體實施方式
一本實施方式網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制 備方法按以下步驟進行一、將粒度為60 120 μ m的球狀純鈦顆粒和粒度為1 10 μ m的 SiC顆粒進行機械混粉，混粉時間10 20小時，球料質(zhì)量比為3 1 10 1，得到混合 均勻的Ti和SiC的混合粉，其中純鈦顆粒占成品合金總質(zhì)量67. 5 68. 2%，SiC顆粒占 成品合金總質(zhì)量的3. 1 6. 4% ；二、將步驟一所制的混合粉放入石墨模具中形成松裝多孔 預(yù)制體，再在預(yù)制體上放一塊占成品合金總質(zhì)量25. 4 29. 4%的塊狀純鋁，再一起裝入真 空熱壓燒結(jié)爐中，抽真空至0. 001 0. IMPa后，加熱到700 900°C，保溫30 60分鐘， 再加壓到20 40MPa，使鋁熔液充分滲入到多孔預(yù)制體中；三、改變真空熱壓燒結(jié)爐控制條 件，使反應(yīng)進一步進行，條件為溫度1200 1400°C，時間0. 5小時 2小時，即得到成品網(wǎng) 狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中混粉時間 12 18小時，球料質(zhì)量比為5 1 8 1，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中混粉時間15 小時，球料質(zhì)量比為6 1，其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是步驟二中抽真空 至0. 005 0. IMPa,加熱到750 850°C，保溫30 50分鐘，再加壓到25 !35MPa，其它與
具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至三不同的是步驟二中抽真空 至0. IMPa，加熱到800°C，保溫30分鐘，再加壓到30MPa，其它與具體實施方式
一至三相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是步驟三中溫度 1250 1350°C，時間0. 5小時 1. 5小時，其它與具體實施方式
一至五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至五不同的是步驟三中溫度 1300°C，時間1小時，其它與具體實施方式
一至五相同。
權(quán)利要求
1.網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于它是按以下 步驟進行的一、將粒度為60 120 μ m的球狀純鈦顆粒和粒度為1 10 μ m的SiC顆粒進 行機械混粉，混粉時間10 20小時，球料質(zhì)量比為3 1 10 1，得到混合均勻的Ti和 SiC的混合粉，其中純鈦顆粒占成品合金總質(zhì)量67. 5 68. 2%，SiC顆粒占成品合金總質(zhì)量 的3. 1 6. 4% ；二、將步驟一所制的混合粉放入石墨模具中形成松裝多孔預(yù)制體，再在預(yù) 制體上放一塊占成品合金總質(zhì)量25. 4 29. 4%的塊狀純鋁，再一起裝入真空熱壓燒結(jié)爐 中，抽真空至0. 001 0. IMPa后，加熱到700 900°C，保溫30 60分鐘，再加壓到20 40MPa，使鋁熔液充分滲入到多孔預(yù)制體中；三、改變真空熱壓燒結(jié)爐控制條件，使反應(yīng)進一 步進行，條件為溫度1200 1400°C，時間0. 5小時 2小時，即得到成品網(wǎng)狀Ti5Si3加彌 散TiC增強TiAl基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟一中混粉時間12 18小時，球料質(zhì)量比為5 1 8 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟一中混粉時間15小時，球料質(zhì)量比為6 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于步驟二中抽真空至0. 005 0. IMPa，加熱到750 850°C，保溫30 50 分鐘，再加壓到25 35MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟二中抽真空至0. IMPa，加熱到800°C，保溫30分鐘，再加壓到30MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于步驟三中溫度1250 1350°C，時間0. 5小時 1. 5小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于步驟三中溫度1300°C，時間1小時。
全文摘要
網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料的制備方法，它涉及TiAl基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明要解決TiAl合金800℃以上抗氧化性不足和制備高致密度TiAl合金工藝復(fù)雜的問題，它按以下步驟進行一、Ti和SiC的混合粉制備；二、在真空熱壓燒結(jié)爐中進行壓力浸滲；三、網(wǎng)狀Ti5Si3加彌散TiC增強TiAl基復(fù)合材料制備。本發(fā)明采用反應(yīng)壓力浸滲技術(shù)得到了高致密度的材料，并提高了TiAl合金的抗氧化性，滿足了900℃高溫實用化的需要，有效提高材料致密度，尤其適用于TiAl合金的制備領(lǐng)域。
文檔編號C22C1/05GK102134662SQ20111000373
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者李峰, 李愛濱, 耿林, 范國華, 逄錦程, 黃陸軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)