增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法
【專利摘要】一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，通過將鑄造TiAl粉碎、球磨、過篩，得到TiAl細(xì)粉，然后在TiAl細(xì)粉中加入摩爾量為1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的總質(zhì)量與TiAl細(xì)粉、Si粉和C粉的總質(zhì)量之比不超過30%，然后進(jìn)行機(jī)械合金化，所得的復(fù)合粉末經(jīng)1000-1500℃，5-15MPa熱壓燒結(jié)2-3hr得到SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料，所得復(fù)合材料具有組織均勻，強(qiáng)度提高，工藝穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于工業(yè)規(guī)模。
【專利說明】增強(qiáng)T i AI金屬間化合物性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于提高TiAl強(qiáng)度的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及TiAl金屬間化合物的增強(qiáng)方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]TiAl是一種新興的金屬化合物結(jié)構(gòu)材料，它具有密度低，比強(qiáng)度高等特點(diǎn)；在較高溫時仍可以保持一定的強(qiáng)度和剛度，而且還具有良好的抗蠕變及抗氧化能力，因而該材料是航天、航空及汽車用發(fā)動機(jī)耐熱結(jié)構(gòu)件極具競爭力的材料之一。
[0003]雖然TiAl有許多優(yōu)點(diǎn)，并在技術(shù)上取得了許多重要突破，但仍有許多性能方面的問題需要解決，比如TiAl對于1000°C以上使用的高溫部件具有相對較低的高溫強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度、塑性與斷裂/蠕變抗力具有相反關(guān)系等，所以應(yīng)用受到一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有鑄造TiAl組織偏析，不均勻和強(qiáng)度較低等不足，而提供一種在TiAl粉中加入C元素粉和Si元素粉的方法，獲得原位SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:通過將鑄造TiAl粉碎、球磨、過篩，得到TiAl細(xì)粉，然后在其中加入摩爾量為1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的總質(zhì)量與TiAl細(xì)粉、Si粉和C粉的總質(zhì)量之比不超過30%，然后進(jìn)行機(jī)械合金化，所得的復(fù)合粉末經(jīng)1000-1500 0C，5-15 MPa熱壓燒結(jié)2_3 hr得到SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0006]所述粉碎過程分為三級，粉碎時間為10-15 hr。
`[0007]所述球磨的時間為60-80 hr。
[0008]所述過篩的篩子目數(shù)為200目。
[0009]所述機(jī)械合金化的時間為60-80 hr ο
[0010]本發(fā)明的有益效果:通過利用TiAl粉末和原位生成SiC的方法制成的復(fù)合材料具有組織均勻，強(qiáng)度提高，工藝穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于工業(yè)規(guī)模。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
鑄造TiAl 5kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎10hr，破碎過程分為三級，并過80目篩子，獲得TiAl粉末；將TiAl粉末進(jìn)行球磨70hr，然后再過篩200目，獲得TiAl細(xì)粉；將TiAl細(xì)粉，
0.375kg C粉，0.875kg Si粉混合均勻，進(jìn)行高能機(jī)械合金化72hr，得到復(fù)合粉；將復(fù)合粉經(jīng)過1000-1500°C，10MPa熱壓燒結(jié)，得到原位SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。拉伸強(qiáng)度由原來400MPa提高到450MPa，斷裂韌性提高10%，脆性改善。
[0012]實(shí)施例2
鑄造TiAl 5 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎12 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為72 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.225 kg C粉和0.525 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為72 hr。將所得合金粉末在壓力為12MPa，1200°C熱壓燒結(jié)2.5 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0013]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400MPa提高到440MPa，斷裂韌性提高10%，脆性改善。
[0014]實(shí)施例3
鑄造TiAl 4 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎10 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為70 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.3 kg C粉和0.7 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為70 hr。將所得合金粉末在壓力為10 MPa, 1200°C熱壓燒結(jié)2.0 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0015]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400 MPa提高到500 MPa,斷裂韌性提高10%，脆性改
善ο
[0016]實(shí)施例4
鑄造TiAl 4 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎11 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為80 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.12 kg C粉和0.28 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為80 hr。將所得合金粉末在壓力為10 MPa,1200°C熱壓燒結(jié)2.0 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0017]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400 MPa提高到440 MPa,斷裂韌性提高10%，脆性改
善 ο
[0018]實(shí)施例5
鑄造TiAl 4 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎13 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為80 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.24 kg C粉和0.56 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為80 hr。將所得合金粉末在壓力為10 MPa,1200°C熱壓燒結(jié)2.0 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0019]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400 MPa提高到480 MPa,斷裂韌性提高10%，脆性改善ο
[0020]實(shí)施例6
鑄造TiAl 4.5 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎14 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為72 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.36 kg C粉和0.84 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為75 hr。將所得合金粉末在壓力為10 MPa,1500°C熱壓燒結(jié)2.5 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0021 ] 該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400 MPa提高到440 MPa,斷裂韌性提高10%，脆性改
善 ο
[0022]實(shí)施例7
鑄造TiAl 4.5 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎15 hr,并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為65 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.27 kg C粉和0.63 kgSi粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為70 hr。將所得合金粉末在壓力13 MPa,1100°C熱壓燒結(jié)3 hr，獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0023]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400MPa提高到450MPa，斷裂韌性提高10%，脆性改善。
[0024]實(shí)施例8鑄造TiAl 5 kg，經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎10hr，并過80目篩子。將以上粉末進(jìn)行球磨，研磨時間為78 hr,并過200目篩子。將所得TiAl細(xì)粉，及0.315 kg C粉和0.735 kg Si粉均勻混合，然后進(jìn)行高能機(jī)械合金化，時間為70 hr。將所得合金粉末在壓力為14 MPa,1000°C熱壓燒結(jié)2 hr,獲得SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
[0025]該復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度由原來400 MPa提高到440 MPa,斷裂韌性提高10%，脆性改
盡
口 ο`
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:通過將鑄造TiAl合金粉碎、球磨、過篩，得到TiAl細(xì)粉，然后在TiAl細(xì)粉中加入摩爾量為1:1的Si粉和C粉，Si粉和C粉的總質(zhì)量與TiAl細(xì)粉、Si粉和C粉的總質(zhì)量之比不超過30%，然后進(jìn)行機(jī)械合金化，所得的復(fù)合粉末經(jīng)1000-1500 V，5-15 MPa熱壓燒結(jié)2_3 hr得到SiC增強(qiáng)TiAl復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:所述粉碎過程分為三級，粉碎時間為10-15 hr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:所述球磨的時間為60-80 hr ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:所述過篩的篩子目數(shù)為200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)TiAl金屬間化合物性能的方法，其特征在于:所述機(jī)械合金化的時間為60-80 hr `ο
【文檔編號】C22C32/00GK103627947SQ201310507741
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】張小立, 徐向俊, 郭建, 穆云超, 劉 英, 張瑞杰 申請人:中原工學(xué)院